Etudes des ressources – besoin en eau

Etude du bassin versant 

Généralités

Le bassin versant en un point ou plus précisément dans une section droite d’un cours d’eau, est défini comme la totalité de la surface topographique drainée par ce cours d’eau et ses affluents à l’amont de la dite section ; tous les écoulements prenant naissance à l’intérieur de cette surface doivent traverser la section droite considérée pour poursuivre leur trajet vers l’aval. Un bassin versant fonctionne comme un collecteur chargé de recueillir les pluies et de les transformer en écoulement à l’exutoire. Les caractéristiques topographiques, géologiques et pédologiques du bassin ont des influences importantes sur son comportement hydrologique.

Caractéristiques du bassin versant

Surface et périmètre du bassin versant
La surface est le premier paramètre caractérisant un bassin versant. La surface et le périmètre du bassin versant s’obtiennent par planimetrage sur la carte topographique 1/100.000 feuille N° M39 de la FTM ou par la délimitation du bassin en utilisant le logiciel S.I.G : « Mapinfo ». Après délimitation, le bassin versant de Maevarano à l’exutoire a une superficie de 14,16 km2 et un périmètre égal à 20.73 km.

Forme du bassin versant
Pour deux bassins versants de même superficie et d’une même averse, les allures de leurshydrogrammes à l’exutoire se diffèrent suivant la forme du bassin (ramassée ou allongée).

Pente du bassin versant 

La pente du bassin versant est la caractéristique qui reflète son relief.
➤ Courbe hypsométrique
Le relief d’un bassin est généralement caractérisé par sa courbe hypsométrique obtenue en portant en abscisse une altitude donnée et en ordonnée la surface du bassin qui se trouve au dessus de cette altitude.
➤ Autres paramètres représentatifs de la variation d’altitude
En général, l’altitude varie à partir des cinq paramètres, tels que :
– L’altitude maximale (Zmax) : c’est la cote du point culminant observée à l’intérieur du bassin versant ;
– L’altitude minimale (Zmin) : c’est l’exutoire ;
– L’altitude à 5% : c’est l’altitude lue dans la courbe hypsométrique correspondant au 5% de la superficie, c’est-à-dire que 5% de la superficie seulement se trouve au dessus de cette altitude ;
– L’altitude à 95% de la superficie (Z95) : elle représente au niveau de la courbe hypsométrique l’altitude qui correspond à 95% de la superficie
– Z50 représente l’altitude moyenne du bassin versant.

Couverture végétale
On entend par couverture végétale du bassin versant, tous ceux qui s’implantent sur la surface du bassin. La couverture végétale joue un rôle important sur le ruissellement, sur l’infiltration, sur l’évaporation et aussi sur l’érosion. En effet, elle tend à ralentir la vitesse des eaux de ruissellement et permet une bonne infiltration tout en protégeant les sols contre l’érosion. Les couvertures végétales du bassin en question sont composées d’une forêt dense ainsi que des formations arbustives et herbacées.

Etudes pluviométriques 

But
Le but de l’étude pluviométrique est de déterminer la hauteur et l’intensité de la pluie tombée dans la zone d’étude ainsi que sa répartition spatio-temporelle.

Station pluviométrique
Pour le cas de Manarenja, la station pluviométrique la plus proche et qui possède une longue série d’observation est celle de Majunga.

Donnée pluviométrique
Les types de données à recueillir sont, soit des pluies moyennes, soit des pluies maximales. Pour l’étude d’étiage ou des apports, il s’agit de pluies moyennes mensuelles ou annuelles. L’exploitation des données de la station permet d’avoir la pluviométrie de différentes fréquences du projet. Les valeurs enregistrées sont données en annexe 1.

Estimation des crues

La crue du projet est le débit de crue de la rivière Maevarano de fréquence décennale. Cette crue est la base de dimensionnement des ouvrages tels que le barrage et les ouvrages annexes et surtout leur sécurité. C’est-à-dire que son passage ne doit pas causer à l’ouvrage des dommages qui pourraient avoir des conséquences graves pour sa stabilité et pour l’aval. En plus, elle ne doit pas provoquer une submersion dommageable à l’amont. Plusieurs méthodes classiques peuvent être utilisées pour estimer ces débits de crues ; Pour notre cas, Nous proposons 3 méthodes :
– La méthode des stations de référence
– La méthode Louis Duret
– Et par observation de la laisse de crue.

Méthode des stations de référence 

Principe

Cette méthode consiste à :
-Identifier la station hydrométrique la plus proche de la zone d’étude ayant une longue série d’observations (15 années au minimum)
-Effectuer l’étude statistique aux données enregistrées à cette station. Les données à recueillir sont les débits maximaux annuels. Leurs traitements devraient déterminer les débits de différentes fréquences (5, 10, 50,100 ans) par ajustement suivant les lois de distribution dont les plus utilisées sont celles de GUMBEL et de FRECHET. On choisira le moins mauvais des ajustements c’est-à-dire celui qui donne la plus grande valeur de probabilité en utilisant un test de validité tel le test de χ2 . Connaissant la superficie du BV, on déterminera pour les différentes fréquences susmentionnées les débits spécifiques de crue qcr associé à cette station.

Observation de la laisse de crue
La laisse de crue est le dépôt de charriage observé sur les berges de la rivière après le passage d’une crue dans une période donnée. La laisse de crue maximale donnée est celle qui correspond aux plus hautes eaux connues au sein de la rivière Maevarano. D’après les renseignements recueillis auprès des villageois et confirmés lors de la reconnaissance sur terrain, les plus hautes eaux observées sont situés à proximités de 2,40 m de hauteur. Cette donnée nous a permis d’estimer le débit correspondant environ égal à 120 m3/s.

Synthèse

Le choix du débit de crue repose sur le fait que :
-Surdimensionné, l’ouvrage pourra évacuer avec sécurité les crues exceptionnelles mais l’investissement sera énorme.
-Sous dimensionné, l’investissement pourra être réduit mais les dégâts peuvent être fréquents voire trop graves et le risque de ruine sera élevé. En comparant les débits décennaux calculés par les deux méthodes et ceux observés sur terrain, on constate que la méthode de Louis Duret présente un résultat plus proche. Ceci s’explique par le fait que la superficie du bassin versant dominant la station hydrométrique de référence est extrêmement importante (11800 km2) que celle du bassin de l’ouvrage étudié (14,16 km2). Compte tenu du fait que le débit spécifique de crue diminue en fonction de la superficie, il est tout à fait hasardeux d’appliquer les résultats de cette station hydrométrique au dimensionnement de l’ouvrage du périmètre. Ainsi, la valeur du débit de crue adoptée sera la crue décennale obtenue par la formule de Louis Duret Q = 163 m3/s, ce débit doit être multiplié par le coefficient multiplicateur 0,9 du fait de la proximité de la zone d’étude du corridor forestier. D’où, on prend le débit de crue décennale Q10 = 145 m3/s pour le dimensionnement de l’ouvrage.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : PRESENTATION GENERALE DU PROJET ET DE LA ZONE D’ETUDE
Chapitre 1 : PRESENTATION DU PROJET
1-1 : Source du sujet
1-2 : Contexte et objectifs
1-3 : Objet du mémoire
Chapitre 2 : MILIEU PHYSIQUE DE LA ZONE
2-1: Localisation de la zone
2-1-1: Situation géographique
2-1-2 : Accessibilité dans la zone
2-2 : Pédologie de la zone
2-3 : Climatologie
2-4 : Végétation
2-5 : Hydrographie
Chapitre 3 : ASPECTS SOCIO-ECONOMIQUES
3-1 : Milieu humain et social
3-1-1 : Population
3-1-2 : Habitats et logements
3-1-3 : Services sociaux de base et infrastructures
3-1-4 : Scolarisation
3-1-5 : Condition sanitaire
3-1-6 : Infrastructures économiques
3-1-7 : Aspects socio culturels
3-2 : Activités économiques
3-2-1 : Secteur primaire
3-2-1-1 : Agriculture
3-2-1-2 : Elevage
3-2-1-3 : Contraintes et problèmes
3-2-2 : Secteurs secondaire et tertiaire
Conclusion 1ère partie
PARTIE II : ETUDES DES RESSOURCES – BESOIN EN EAU
Chapitre 4 : ETUDE HYDROLOGIQUE
4-1 : Etude du bassin versant
4-1-1 : Généralités
4-1-2 : Caractéristiques du bassin versant
4-1-2-1 : Surface et périmètre du bassin versant
4-1-2-2 : Forme du bassin versant
4-1-2-3 : Rectangle équivalent
4-1-2-4 : Pente du bassin versant
4-1-2-5 : Temps de concentration
4-1-2-6 : Couverture végétale
4-2 : Etudes pluviométriques
4-2-1 : But
4-2-2 : Station pluviométrique
4-2-3 : Donnée pluviométrique
4-3 : Estimation des crues
4-3-1: Méthode des stations de référence
4-3-1-1 : Principe
4-3-1-2 : Estimation du débit de crue selon la méthode de la station de référence
4-3-2 : Méthode Louis Duret
4-3-2-1 : Estimation des débits de crues de différentes fréquences selon Louis Duret
4-3-2-2 : Test d’efficacité de l’ajustement
4-3-3 : Observation de la laisse de crue
4-3-4 : Synthèse
4-4 : Estimation des apports
4-4-1 : La méthode des stations de référence
4-4-1-1 : Principe
4-4-1-2 : Estimations des apports selon la station de référence
4-4-2 : Apports mensuels de différentes fréquences
4-4-3 : La méthode CTGREF
4-4-4 : Synthèse
Chapitre 5 : ETUDES DES BESOINS EN EAU
5-1 : Besoins en eau des plantes
5-1-1 : Pluie efficace
5-1-2 : Coefficient cultural
5-1-3 : Evapotranspiration potentielle ETP
5- 2 : Besoins en eau correspondant aux pratiques culturales
5-2-1 : Besoin net
5-2-2 : Besoin pratique
5-2-3 : Débit fictif continu
5-2-4 : Calendrier cultural
5-2-5 : Débit fictif continu de pointe
5-3 : Adéquation ressource besoin
5-4 : Débit de dimensionnement
5-4-1 : Main d’eau
5-4-2 : Débit d’équipement
5-4-3 : Débits nominaux
Conclusion 2è partie
PARTIE III : LES AMENAGEMENTS PROPOSES
Chapitre 6: DIAGNOSTIC DE LA SITUATION ACTUELLE ET ETUDES PRELIMINAIRES
6-1 : Diagnostic de la situation actuelle
6-1-1 : Description et analyse du périmètre rizicole
6-1-2 : Infrastructures existantes
6-2 : Etudes préliminaires
6-2-1 : Etudes topographiques
6-2-2 : Etudes géotechniques
Chapitre 7 : CONCEPTIONS ET DIMENSIONNEMENTS DES OUVRAGES
7-1 : Le Barrage
7-1-1 : Dimensionnement du barrage
7-1-1-1 : Hauteur du barrage
7-1-1-2 : Longueur du barrage
7-1-1-3 : Fonctionnement hydraulique
7-1-1-4 : Fondation du barrage
7-1-1-5 : Les caractéristiques du barrage
7-1-2 : Etude de stabilité du barrage
7-1-2-1 : Hypothèse de calcul
7-1-2-2 : Inventaires des sollicitations auxquelles est soumis le barrage
7-1-2-3 : Stabilité au glissement
7-1-2-4 : Stabilité au renversement
7-1-2-5 : Règle du tiers central
7-1-2-6 : Stabilité élastique
7-1-2-7 : Vérification de la règle de LANE
7-1-3 : Les ouvrages annexes solidaires au barrage
7-1-3-1 : Les murs d’encaissement
7-1-3-2 : L’ouvrage de prise principale
7-2 : Les canaux d’irrigation
7-2-1 : Caractéristiques des canaux
7-2-1-1 : Le coefficient de rugosité K
7-2-1-2 : La vitesse
7-2-1-3 : La section
7-2-1-4 : Revanche
7-2-2 : Calage hydraulique
7-3 : Les ouvrages sur canaux
7-3-1 : Partiteur
7-3-2 : Prise sur canaux
7-4 : Le réseau d’assainissement
7-4-1 : Module d’assainissement
7-4-1-1 : Formule de débit caractéristique
7-4-1-2 : calcul du module d’assainissement
7-4-2 : Les canaux de drainage
7-4-2-1 : Formule de débit
7-4-2-2 : Caractéristiques
Conclusion 3è partie
CONCLUSION

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