Le système hydraulique de la ville d’Antananarivo

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LE BASSIN VERSANT

Définition

Le bassin versant en une section d’un cours d’eau est défini comme la surface drainée par ce cours d’eau et ses affluents en amont de la section. Tout écoulement prenant naissance à l’intérieure de cette surface doit traverser la section considérée appelée exutoire pour poursuivre son trajet vers l’aval.
Selon la nature des terrains, nous serons amenés à considérer le bassin versant topographique et hydrogéologique.

Bassin versant topographique

Si le sous-sol est imperméable, le cheminement de l’eau ne sera déterminé que par la topographie, le BV sera alors limité par des lignes de crêtes et des lignes de plus grande pente.

Bassin versant hydrogéologique

Dans le cas d’une région au sous-sol perméable, il se peut qu’une partie des eaux tombées à l’intérieur du bassin topographique s’infiltre puis sorte souterrainement du bassin ou qu’à l’inverse des eaux entrent souterrainement dans le bassin. Dans ce cas, nous serons amenés à ajouter aux considérations topographiques des considérations d’ordre géologique pour déterminer les limites du bassin versant.

Délimitation du bassin versant

Chaque bassin versant est séparé de ceux qui l’environnent par une ligne de partage des eaux. Cette limite sera tracée sur une carte en courbes de niveau en suivant les lignes de crête bordant le bassin et ne traversera le cours d’eau qu’au droit de la station considérée.
Pour notre étude on va délimiter le bassin à l’aide du logiciel MapInfo, en considérant le bassin comme BV hydrologique, et les cartes suivantes nous montrent les trois bassins versant délimité pour nos trois fleuves dont l’exutoire se trouve sur le site du barrage.

Caractéristiques du bassin versant

La surface du bassin versant

C’est l’élément la plus importante du fait qu’elle influe beaucoup sur les ressources en eau. On obtient la surface du BV par planimétrage sur un fond de plan ou sur une carte topographique d’échelle convenable. Pour notre cas, elle est déterminée par le logiciel MapInfo et on obtient directement le périmètre.

La forme du bassin versant

La forme du BV joue un rôle très important pour le régime hydrologique des cours d’eau, et l’indice généralement admis pour représenter cette forme est le coefficient de compacité de GRAVELIUS (K) qui se définit comme le rapport du périmètre du bassin versant au périmètre du cercle de surface équivalent.

Le plus long cheminement hydraulique

C’est la distance parcourue par une goutte d’eau se trouvant au point le plus éloigné de l’exutoire .

Les altitudes caractéristiques

C’est la cote la plus élevée (Zmax) et la plus basse (Zmin) du BV. Ces facteurs seront tirés d’une levée de points par GPS sur les lieux suivis d’un recoupement par l’utilisation de logiciels de cartographie tels que Google Earth et MapInfo.

ETUDE DES CRUES

Définition

La crue c’est l’augmentation brusque du débit de la rivière suite à une averse ou à une pluviométrie de longue durée, d’où le débit dépasse un certain multiple du débit moyen annuel.

Méthode utilisée pour l’estimation des débits de crues

Pour cela, il faut avoir des données comme les débits maximaux moyens de l’année (une seule valeur par an) à une série de 15 ans minimum, ou des données sur la pluviométrie maximale journalière (une seule valeur par an aussi) au minimum 15 ans.
Le traitement de données se fait par plusieurs méthodes mais pour notre cas on va utiliser l’ajustement statistique selon la loi de GUMBEL.

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Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE 1 : GENERALITE ET MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE
1.1. LE SYSTEME HYDRAULIQUE DE LA VILLE D’ANTANANARIVO
1.1.1. L’inondation d’Antananarivo
1.1.2. Le système de protection actuelle
1.1.2.1. Les bassins tampons
1.1.2.2. Le système de drainage
1.1.2.3. L’annonce des crues
1.1.3. Les problèmes
1.1.4. Hydrographie du Grand Tana
1.1.4.1. La rivière Ikopa
1.1.4.2. La rivière Sisaony
1.1.4.3. La rivière Mamba
1.2. MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE
1.2.1. Présentation et contexte général de la zone d’étude
1.2.2. Identification et choix du site du projet
1.2.2.1. Site du barrage pour l’Ikopa
1.2.2.2. Site du barrage pour la rivière Sisaony
1.2.2.3. Site du barrage pour la rivière Mamba
1.2.3. Les zones d’études
1.2.3.1. Milieu physique
a. Relief
b. Pentes
c. Géologie
d. Climat
1.2.3.2. Occupation du sol
1.2.3.3. Les zones humides
1.2.3.4. Population
PARTIE 2 : ETUDE HYDROLOGIQUE
2.1. LE BASSIN VERSANT
2.1.1. Définition
2.1.1.1. Bassin versant topographique
2.1.1.2. Bassin versant hydrogéologique
2.1.2. Délimitation du bassin versant
2.1.3. Caractéristiques du bassin versant
2.1.3.1. La surface du bassin versant
2.1.3.2. La forme du bassin versant
2.1.3.3. Le plus long cheminement hydraulique
2.1.3.4. Les altitudes caractéristiques
2.1.3.5. La pente du BV
2.1.3.6. Le temps de concentration
a. PASSINI
b. VENTURA
c. CALIFORNIENNE
2.2 ETUDE DES CRUES
2.2.1. Définition
2.2.2. Méthode utilisée pour l’estimation des débits de crues
2.2.2.1. Traitement de la pluviométrie maximale journalière
2.2.2.2. Calcul des pluies de diverses fréquences
2.2.3. Calculs des débits de diverses fréquences
2.2.3.1. Méthode de LOUIS DURET
2.2.3.2. Méthode ORSTOM
2.2.3.3. Méthode des Stations de Référence
2.2.3.4. Etude fait par SOMEAH
PARTIE 3 : MNT ET RESERVOIRS
3.1. LE MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN
3.1.1. Définition
3.1.2. Utilisation d’un MNT
3.1.3. Mode de construction d’un MNT
3.1.3.1. Méthodologie de construction du MNT pour notre étude
3.1.3.2. Démarche à suivre
a. Acquisition des données
b. Vectorisation de la zone d’étude
c. Intégration des données altimétriques relatives de Google Earth vers le vecteur précédemment créé.
d. Rastérisation de la topologie
e. Contouring
3.1.4. MNT de nos trois zones d’études
3.1.4.1. Acquisition des données
3.1.4.2. Résultats obtenus
3.2. RESERVOIRS ET IMPLANTATION DU BARRAGE
3.2.1. Réservoirs
3.2.1.1. Volume à stocker pour différents crues de période de retour donnée
3.2.2. Hauteur des barrages et surface inondé en amont pour chaque crue de période de retour donnée
PARTIE 4 : ETUDE DES BARRAGES
4.1. GENERALITES SUR LES BARRAGES
4.1.1. Définition
4.1.2. Classification des barrages
4.1.2.1. Les barrages construits en matériaux durs (ouvrages rigides)
a. Les barrages poids
b. Les barrages voûtes
4.1.2.2. Les barrages en matériaux meubles (ouvrages souples)
a. Barrage Homogène
b. Barrage en enrochements
c. Barrage zoné ou à noyau
4.1.3. Le barrage écrêteur de crue
4.1.3.1. Principe de fonctionnement
4.1.3.2. Impacts
4.1.3.3. Cas d’un barrage a vocation multiple
4.1.3.4. Les caractéristiques
4.1.3.5. Les différentes cotes du barrage
a. La Cote normale d’exploitation d’un barrage ou cote RN
b. La cote et crue de protection
c. La cote et crue de sureté
d. La cote et crue de danger de rupture
4.1.4. Choix du type de barrage à mettre en place
4.1.4.1. Barrage en terre homogène
4.2. DIMENSIONNEMENT DU BARRAGE
4.2.1. Le pertuis de fond
4.2.2. Le déversoir de sécurité
4.2.3. Détermination de chaque cote du barrage
4.2.4. Revanche
4.2.4.1. Hauteur des vagues
4.2.4.2. Vitesse des vagues
4.2.4.3. Revanche
4.2.5. Largeur en crête du barrage
4.2.6. Fruit des talus du barrage
4.2.7. Longueur en crête du barrage
4.2.8. Traitement de la fondation du barrage
4.2.8.1. Etanchéité de la fondation
4.3. STABILITE
4.3.1. Analyse de stabilité
4.3.1.1. Les actions
a. Détermination des actions
b. Les combinaisons des actions
4.3.2. Etude de stabilité
4.3.2.1. Méthode des tranches (glissement rationnel)
4.3.2.2. Méthode de FELLENIUS et de BISHOP
a. FELLENIUS
b. BISHOP
PARTIE 5 : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET ETUDE FINANCIERE
5.1. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
5.1.1. Introduction
5.1.2. Etude environnemental
5.1.2.1. Mise en contexte du projet
5.1.2.2. Identification des impacts
a. Impacts potentiels sur l’environnement et le milieu social (Impacts généraux)
b. Effets hydrologiques et limnologiques
c. Problèmes sociaux
d. Pêche et espèces sauvages
5.1.2.3. Analyse des impacts
5.1.2.4. Evaluation de l’importance des impacts
5.1.2.5. Mesures d’atténuations
5.2. ETUDE FINANCIERE
5.2.1. Devis quantitatif des matériaux
5.2.1.1. Les matériaux pou remblais
5.2.1.2. Les matériaux de protection des talus à l’amont
5.2.1.3. Les matériaux de protection des talus à l’aval
5.2.1.4. Les matériaux pour la couche de surface
5.2.1.5. Les matériaux pour le déversoir de sécurité
5.1.1. Devis estimatif du projet
DISCUSSION
CONCLUSION
Annexe 1 Pluviométrie maximale journalière d’Antananarivo
Annexe 2 Démonstration de la valeur du paramètre c
Annexe 3 Cubature
Annexe 4 Les vannes AVIO
Principe de fonctionnement des vannes AVIO