MILIEU ET OCCUPATIONS DES SOLS

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DESCRIPTION DE LA ZONE D’ÉTUDE 

GÉOGRAPHIE

La région d’Analamanga se trouve dans la province d’Antananarivo, dans le centre de Madagascar, dans l’Océan Indien, en Afrique. Une des 22 régions de Madagascar, elle compte plus de 2,6 millions d’habitants. Composée de 8 districts qui sont Ambohidratrimo, Andramasina, Anjozorobe, Ankazobe, Antananarivo Renivohitra, Antananarivo-Atsimondrano, Antananarivo-Avaradrano et Manjakandriana. Regroupant 134 communes, cette région a pour capitale la ville d’Antananarivo.
Superficie : la Région Analamanga couvre une superficie de 58 283 km² (source : PRD Analamanga.2007)
Localisation : la Région est limitée
– au Nord par la Région Betsiboka,
– à l’Est par la Région Alaotra Mangoro ;
– au sud par la Région Vakinankaratra ;
– à l’ouest par les Régions Itasy et Bongolava
– Antananarivo Renivohitra
– Antananarivo Atsimondrano : 26 communes
– Antananarivo Avaradrano : 14 communes
– Ambohidratrimo : 25 communes
– Andramasina : 12 communes
– Anjozorobe : 18 communes
– Ankazobe : 13 communes
– Manjakandriana : 25 communes
Principale ethnie : la population est composée essentiellement de Merina. Du fait de l’attractivité de la capitale de Madagascar, on y trouve une frange non négligeable des migrants de toutes les ethnies de l’île (Source : PDR Analamanga -2007).
Structure de l’emploi par branche d’activité :
– Secteur primaire 49,02 % ;
– Secteur secondaire 12,75 % ;
– Commerce : 10,78 % ;
– Administration publique : 4,90 %
– Autres secteurs tertiaires : 22,5 %
– Culture vivrière (Riz, manioc, patate douce) ;
– Cultures maraichères (oignons, arachide…) :
– cultures de rente et industrielle.
Ratio superficie cultivée/superficie cultivable : 75
Pédologie : les sols de la région sont composés par 3 grands types différents d’origine ferrugineuse tropicale.
La région d’Analamanga représente la principale faisant office de porte d’entrée à Madagascar avec l’Aéroport international d’Ivato qui se situe à Antananarivo. Elle se visite pendant toute l’année.

CLIMAT

La région d’Analamanga jouit d’un climat tropical d’altitude caractérisé par deux saisons bien distinctes : une saison pluvieuse et chaude s’étalant de Novembre à Avril, et une saison fraiche et relativement sèche de mai à octobre. Juin et juillet sont les mois les plus froids avec une moyenne de 5°C la nuit et tôt le matin.
Ces conditions climatiques offrent d’importantes possibilités en matière de production. Les activités agricoles pouvant être conduites dans de telles conditions répondent totalement à la spécificité de la demande urbaine, des unités artisanales de transformation (lait…) et du secteur agro-industrie (Fruits et légumes, viande, …).
Néanmoins, la production est inégalement répartie, en fonction de la qualité du sol entre les plaines alluviales (Plaine de l’Ikopa), les bas-fonds rizicoles, les terroirs aux sols riches (Manjakandriana), et les sols latéritiques et Tanety qui prédominent dans la Région. La superficie cultivable est de 527 608 ha. 95% de cette superficie est mise en valeur, principalement par les cultures vivrières (riz, pomme de terre, manioc, maïs, maraîchage). La riziculture occupe plus de 42% de la superficie totale vivrière (principalement irriguée et de bas-fonds). Chaque année, entre 90 000 et 100 000 tonnes de riz sont produites.
La Région a délimité la zone de développement de son potentiel agricole au sein de 4 districts (Ankazobe, Anjojorobe, Manakandriana et Andramasina). Dans ces districts, la densité de la population est liée à la présence de baiboho, des plaines alluviales et de bas-fonds qui offrent en particulier la possibilité de diversifier les spéculations (Riz, maraîchage).
L’accès ou non aux rizières avec maîtrise de l’eau et aux bas-fonds constitue l’un des facteurs centraux de la vulnérabilité des ménages ruraux.

BASSIN VERSANT

Présentation de bassin versant Sisaony 

Le secteur qui fait l’objet de cette étude est le bassin versant de la rivière Sisaony, le premier affluent important de l’Ikopa. Elle le rejoint en aval de la station de Mahitsy. Administrativement, c’est un bassin versant de 740 km2 dont la majeure partie est dans la région Analamanga, bordée au sud par la région de Vakinankaratra, l’Ouest par celle de l’Itasy et à l’Est par la région d’Alaotra Mangoro.
À l’exception de quelques parcelles de reboisement en amont, le bassin est recouvert de savane maigre. Il présente un relief morcelé dont l’altitude varie de 1250 à 1 770 m. En matière de pédologie, il est dominé par les sols ferrallitiques qui couvrent la quasi-totalité du bassin et par les sols alluviaux.
Pour l’acquisition des données, on a eu recours aux stations agro hydrométéorologiques environnant le bassin. Pour les données pluviométriques, la région d’Analamanga dispose 48 stations météorologiques dont quelques-unes seulement sont fonctionnelles, les autres nécessitent une réhabilitation importante. Parmi ces stations, il en existe 14 qui disposent de données pluviométriques exploitables, et depuis la mise en place de l’APIPA (en 2001, les données acquises y sont assez complètes). L’exploitation des données issues de ces stations s’est faite en fonction de leur proximité par rapport au bassin versant. En ce qui concerne les températures et les données, elles proviennent de la station d’Ampandrianomby.
Le suivi des débits pour la Sisaony est assuré par trois stations. D‘amont en aval, on trouve la station d’Andramasina (S19°10’12,52’’ – E47°30’30,17’’, altitude :1370 m), celle d’Ambatofotsy (PK22 sur la RN7, S19°04’28,69’’ – E47°32’56,99’’, altitude : 1271 m) et enfin celle d’Ampitatafika (RN1, 18°56’10.60″S – 47°28’44.12″E, altitude : 1255 m) considérée comme exutoire qui contrôle le bassin versant de 740 km2.

Présentation de bassin versant Ikopa

Le Bassin de l’Ikopa fait partie des bassins des Hauts-Plateaux de Madagascar et à particularité de contenir Antananarivo, la capitale. Il représente le Haut-Bassin de la Betsiboka, un des fleuves les plus importants à Madagascar potentiel énergétique considérable et par son débit, (module de 900 m3/s).
Ses affluents principaux, la Varahina-Nord et la Varahina-Sud prennent leurs sources à la limite orientales hauts-plateaux qui est d’ailleurs la ligne de partage des eaux entre les deux versants de l’île.
Les crêtes du bassin sont à plus de 1500m au nord et de 1700m au sud ; et l’altitude moyenne est 1400m. La courbe hypsométrique du bassin est donnée sur la figure 13.
Le bassin versant étudié a une superficie de plus de 1500 km2 au niveau de l’exutoire de Mahitsy.
Altitude de 1250m qui a pour coordonnées géographiques : latitude de 18°51’S – – longitude de 47°27’E

Le réseau hydrographique

Le réseau hydrographique est dense et chevelu dans le cours supérieur de l’Ikopa. Le cours moyen est calibré par l’endiguement avant d’entrer dans la plaine inondable.
Sur la plaine, les activités des riverains ne favorisent pas le rôle d’évacuateur de crue de la digue (prise directe sur rivière, dragage des sables…). Le lit majeur de la rivière se trouve parfois sur le même niveau que la plaine d’inondation.
Il existe aussi d’autres perturbations du cours de la rivière notamment au niveau de la confluence Ikopa Sisaony à dix kilomètres en aval de Mahitsy Kely. Ce bouchon ralentit la vitesse d’écoulement et élève le niveau de la ligne d’eau en amont. La pente moyenne de la rivière :
– Sur sa partie supérieure va de5m/km, sur 90 km de la tête du bassin à la confluence de la Varahina Nord et Sud, avec une direction générale Nord-Sud ;
– Sur le cours moyen, de 3,5m/km, sur 20km jusqu’à l’entrée de la plaine, avec une direction Est Ouest.
– Sur la plaine, elle serpente à 15cm/km où elle reçoit les apports des autres affluents, particulièrement la Sisaony.
L’Ikopa avec sa confluence à la Sisaony constitue le problème particulier de la plaine d’Antananarivo.
La carte du réseau hydrographique est celle fournie par la FTM (Foiben’ny Taontsarintanin’i Madagasikara) au format vecteur à l’échelle 1/500 000. Néanmoins, afin d’obtenir plus de précision, une digitalisation de la carte scannée ayant une échelle plus acceptable de 1/100 000 a été effectuée. La confrontation de ces deux cartes provenant de la FTM a permis d’obtenir le réseau hydrographique de référence qui sera utilisé dans la suite du travail.
De même, la carte d’occupation de l’espace est celle délivrée par la FTM ayant le même format que celui de l’hydrographie (format vecteur, échelle 1/500 000).
Le bassin étant constitué essentiellement de sols ferrallitiques, on les a choisis pour l’homogénéité de la pédologie sur toute la surface du bassin versant.

MILIEU ET OCCUPATIONS DES SOLS

La topographie du bassin est très diversifiée. Dans la partie supérieure, on trouve le paysage classique des hautes terres, avec ses reliefs accidentés et ses vestiges. Une forêt primaire lui succède en relief mamelonné, avec des vallées encaissées donnant lieu à un réseau hydrographique assez dense et chevelu, convergeant à la station d’Antelomita. Puis débutent les plaines alluvionnaires avec des zones à engorgement permanent où des rizières sont aménagées lorsque la plaine est drainée.
Les roches mères sont généralement recouvertes par une couche d’altération latéritique très épaisse. La capacité de rétention de cette couche est assez grande et, bien que le bassin soit privé de pluies pendant plusieurs mois de l’année, toutes les rivières sont pérennes. La plaine, généralement, a les caractéristiques de terrains sédimentaires, avec une tranche superficielle limno-argileuse en partie tourbeuse. Ce sont des sols alluvionnaires, hydromorphes qui surplombent un front d’argiles gonflantes, de telles sortes qu’on rencontre des zones à engorgement temporaire (cause de mauvais drainages en saison pluvieuse) ou à engorgement total (marécages). Tous les sols sont aménagés en rizière lorsque la maîtrise de l’eau est bonne. La majeure partie du bassin est recouverte d’une savane herbacée et drue. Un très faible pourcentage de cette zone est transformé en terrain de culture (au plus15%) selon la proximité de la rivière et des habitats. On y retrouve des plantes à tubercules : manioc, pomme de terre, patates et quelquefois du maïs.
Des lambeaux de forêts, restes d’un brulis systématique, persistent en tête du bassin sur une étroite bande. On retrouve également de nombreuses galeries forestières le long des rivières serpentantes les vallées difficiles d’accès.
Sur basse plaine, les cultures maraîchères se pratiquent le long des rivières ; les rizières et les maraisà zozoro (sorte de jonc résistant) sont assez fréquents sur les sols tourbeux et hydromorphes. L’espace occupé pour la culture du riz est important à partir de la station d’Ambohimanambola. Ce sont :
✓ ceux des propriétaires privés qui respectent plus ou moins l’organisation mise en place sur la politique de l’eau ;
✓ des périmètres aménagés, souvent submergés à cause du système de drainage non entretenu.
On localise ces périmètres à l’aval de la station d’Anosizato, les grands espaces aménagés se trouvant hors du bassin étudié.
Les taux de participation aux activités agricoles sont de 84% pour les hommes et 92% pour les femmes .97% des terres agricoles sont exploitées avec une taille moyenne des parcelles de 0.46 ha.
Les contraintes liées aux activités agricoles sont : litiges fonciers, problèmes d’irrigation et non-maitrise de l’eau, difficultés d’accès aux intrants agricoles, contraintes climatiques (Plan Communal de Développement Ampitatafika, 2003).

METHODES D’ANALYSES STATISTIQUES

L’analyse des données est une famille de méthodes statistiques dont les principales caractéristiques sont d’être multidimensionnelles et descriptives. Certaines méthodes, pour la plupart géométriques, aident à faire ressortir les relations pouvant exister entre les différentes données et à en tirer une information statistique qui permet de décrire de façon plus succincte les principales informations contenues dans ces données. D’autres techniques permettent de regrouper les données de façon à faire apparaître clairement ce qui les rend homogènes, et ainsi mieux les connaître.
L’analyse des données permet donc de traiter un nombre très important de données et de dégager les aspects les plus intéressants de la structure de celles-ci. Le succès de cette discipline dans les dernières années est dû, dans une large mesure, aux représentations graphiques fournies. Ces graphiques peuvent mettre en évidence des relations difficilement saisies par l’analyse directe des données.
Les fondements mathématiques de l’analyse des données ont commencé à se développer au début du XXe siècle, mais ce sont les ordinateurs qui ont rendu cette discipline opérationnelle, et qui en ont permis une utilisation très étendue. Mathématiques et informatique sont ici intimement liées.
Il y a plusieurs types d’analyses dont l’analyse par réduction des dimensions, l’analyse par classification et l’analyse par approches et régressions incluant l’analyse fréquentielle.

ANALYSE FREQUENTIELLE 

L’analyse fréquentielle est une méthode statistique de prédiction consistant à étudier les événements passés, caractéristiques d’un processus donné (hydrologique ou autre), afin d’en définir les probabilités d’apparition future.
Cette prédiction repose sur la définition et la mise en œuvre d’un modèle fréquentiel, qui est une équation modélisant le comportement statistique d’un processus. Ces modèles décrivent la probabilité d’apparition d’un événement de valeur donnée.
L’analyse fréquentielle fait donc appel à diverses techniques statistiques et constitue une filière complexe qu’il convient de traiter avec beaucoup de rigueur. C’est un des outils de base de l’analyse de l’occurrence d’évènements extrêmes en utilisant un MODELE.
Ses diverses étapes peuvent être schématisées très simplement selon le diagramme suivant : Principales étapes de l’analyse fréquentielle
Selon sa considération théorique et/ou son comportement asymptotique, Il y plusieurs choix de modèle fréquentiel.

Choix de modèle fréquentiel

La validité des résultats d’une analyse fréquentielle dépend du choix du modèle fréquentiel. Diverses pistes peuvent contribuer à faciliter ce choix, mais il n’existe malheureusement pas de méthode universelle et infaillible.
Selon le comportement théorique :
– Loi normale
La loi normale se justifie, théoriquement par le théorème central-limite, comme la loi d’une variable aléatoire formée de la somme d’un grand nombre de variables aléatoires. En hydrologie fréquentielle des valeurs extrêmes, les distributions ne sont cependant pas symétriques, ce qui constitue un obstacle à son utilisation. Cette loi s’applique toutefois généralement bien à l’étude des modules annuels des variables hydro-météorologiques en climat tempéré.
– Loi log-normale
La loi log-normale est préconisée par certains hydrologues dont V.-T. Chow qui la justifient en argumentant que l’apparition d’un événement hydrologique résulte de l’action combinée d’un grand nombre de facteurs qui se multiplient. Dès lors la variable aléatoire suit une loi log-normale. En effet le produit de variables se ramène à la somme de logarithmes de celles-ci et le théorème central-limite permet d’affirmer la log-normalité de la variable aléatoire.
– Loi de Gumbel
E.-J. Gumbel postule que la loi double exponentielle, ou loi de Gumbel, est la forme limite de la distribution de la valeur maximale d’un échantillon de valeurs. Le maximum annuel d’une variable étant considéré comme le maximum de 365 valeurs journalières, cette loi doit ainsi être capable de décrire les séries de maxima annuels.
Il est à remarquer que plus le nombre de paramètres d’une loi est grand, plus l’incertitude dans l’estimation est importante. Pratiquement il est par conséquent préférable d’éviter l’utilisation de lois à trois paramètres ou plus.
Selon le comportement asymptotique :
Une comparaison du comportement de différentes lois pour de grandes valeurs de, c’est-à-dire pour la queue de la distribution, peut être tentée. Si, par convention, la distribution est transformée en une variable de Gumbel, les 4 types de comportement asymptotique suivants peuvent être distingués :
4 types de comportement asymptotique.
1. , avec n > 1, loi normale ;
2. ≈ , croissance asymptotiquement exponentielle : loi de Gumbel, Pearson III, loi des fuites ;
3. ≈ , avec n > 1 : loi de Goodrich ; ( ) avec n > 0 (lois de type logarithme) : loi log- 4. ≈ normale (Galton), Pearson V, Fréchet, log-gamma.
Cette approche suggère la plus grande prudence avec des lois de type logarithmique qui peuvent largement surestimer les valeurs correspondant à des fréquences rares.
Dans ce mémoire nous utiliserons la loi de Gumbel, fréquemment utilisée en hydrologie, pour modéliser l’hydrographie de la région d’Analamanga.

INTERPRETATION ET DISCUSSION

On constate qu’à partir de 1985, la quantité de précipitation moyenne annuelle a augmenté de 107 mm à 118 mm jusqu’à 1987, ce explique la présence des différents cyclones observés pendant cette période. Ensuite, il y a eu une très forte augmentation des précipitations entre 1988 à 1993 allant de 91 mm à 134 mm qui nous permet d’explique les phénomènes des cyclones comme EMILIE et IADINE par exemple.
De plus, il y a une très grande augmentation de précipitations de 109 mm à 134 mm en 1993 et 1995, le débit atteint un maximum de 49 m3/s en 1993 ce qui signifie qu’il y a eu un cyclone qui a permis une augmentation des précipitations ce qui nous montre la relation entre les précipitations et les débits.
Ce qui nous permet de déterminer qu’il y avait un phénomène cyclonique en 1988. Son nom est Gasltao, observé en mois de mars et aussi en 1993, il y avait un cyclone qui s’appelait Géralda qu’on avait observé en mois de janvier.
A partir de 1994, les cyclones de fortes intensités sont fréquentés. C’est ce que nous montre le tableau des précipitations d’Antananarivo (figure 1).
Comme nous avons constaté sur les données de précipitations d’Antananarivo, la précipitation est de 91 mm en 1988, alors qu’elle atteint a 128 mm en 1994. C’est lorsqu’il y a eu un cyclone tropical qui provoque pour d’inondation.
Enfin, il y a eu une diminution 1997 à 2000 ce qui montre le tableau (figure 1) de 120(mm) jusqu’à 81(mm) ce qui explique qu’il n’y a pas de phénomène durant ce période de l’année.
En général, bien que le nombre de cyclones qui touche le pays annuellement n’est pas changé ces 25 dernières années alors que le nombre de cyclone forte l’intensité toucher Madagascar a nettement augmenté cette dernière décennie.

CONCLUSION

Ce stage nous a permis de mettre en pratique les connaissances théoriques données par notre École Polytechnique d’Antananarivo.
L’objectif du présent travail était de faire la synthèse d’une part, la présentation de la région d’Analamanga qui va permettre de faciliter la compréhension du travail, d’autre part, l’analyse fréquentielle des débits et la variabilité des précipitations dans le bassin versant de Sisaony (Sisaony Ambatofotsy et Sisaony Ampitatafika) et le bassin versant d’Ikopa issue de Mahitsy (Ikopa Anosizato et Ikopa Ambohimanambola).
Les difficultés que j’ai rencontrées se situent principalement au niveau de la rechercher des données notamment celles de la Direction de la Météorologie. Mais grâce au responsable de différents services et les agents du service météorologique qui sont dynamiques, les difficultés ont été facilement surmontées.
La graphique qui combine les précipitations et des débits moyens nous permet de montrer qu’il y a l’augmentation de débits lorsqu’il y a le phénomène des cyclones comme Émilie et Iadine par exemple. On remarque aussi que les débits pointus sur ces périodes, ce qui va causer l’inondation dans cette région. Ces impacts mettent les populations et leurs activités de développement en situation de vulnérabilité répétitive et croissante. Et d’autre part, pour informer la population s’il y aura trop de précipitations qui va causer beaucoup de dégâts parce qu’il y a la construction de maisons qui sont mal construites et qui peut causer beaucoup des victimes en cas de fortes pluies, il y a des plafonds ou les plaines, c’est la raison pour laquelle on a calculé les crues dans les périodes de retour afin de prévenir les risques des inondations pendant le long durer comme 5 ans ou 15 ans par exemple.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE 1 : CONTEXTE GÉNÉRAL
CHAPITRE 1 : LE SERVICE DE L’HYDROLOGIE 
1.1. MISSIONS
1.2. OBJECTIFS
1.3. STRUCTURE DU SERVICE
1.4. PLAN D’ACTION
CHAPITRE 2 : DESCRIPTION DE LA ZONE D’ÉTUDE
2.1. GÉOGRAPHIE
2.2. CLIMAT
2.3. BASSIN VERSANT
2.4. MILIEU ET OCCUPATIONS DES SOLS
PARTIE 2 : DONNEES ET METHODOLOGIE
CHAPITRE 1 : LES DONNEES UTILISEES
1.1. PRECIPITATIONS
1.2. DEBITS
1.3. COURBE DE DEBIT MOYENNE
CHAPITRE 2 : METHODES D’ANALYSES STATISTIQUES
2.1. ANALYSE FREQUENTIELLE (4)
2.2. AJUSTEMENT DU MODELE FREQUENTIEL
PARTIE 3 : ANALYSES ET INTERPRETATIONS DES RESULTATS
CHAPITRE 1 : DEBIT MOYENNE DANS LES PERIODES DE RETOUR
1.1. TABLEAU DE PERIODES DE DEBITS MOYENNES
1.2. TABLEAU DE PERIODES DE DEBITS MOYENNES PAR STATION
CHAPITRE 2 : INTERPRETATION ET DISCUSSION
CONCLUSION

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