Small Hydro Resource Mapping in Madagascar HYDROLOGICAL RESOURCE REPORT [FRENCH VERSION] April 2017 This report was prepared by SHER Ingénieurs-Conseils s.a. in association with Mhylab, under contract to The World Bank. Energy Resource Mapping and Geospatial Planning [Project ID: P145350]. This activity is funded and supported by the Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP), a multi-donor trust fund administered by The World Bank, under a global initiative on Renewable Energy Resource Mapping. Further details on the initiative can be obtained from the ESMAP website. This document is an interim output from the above-mentioned project. Users are strongly advised to exercise caution when utilizing the information and data contained, as this has not been subject to full peer review. The final, validated, peer reviewed output from this project will be a Madagascar Small Hydro Atlas, which will be published once the project is completed. Copyright © 2017 THE WORLD BANK Washington DC 20433 Telephone: +1-202-473-1000 Internet: www.worldbank.org The World Bank, comprising the International Bank for Reconstruction and Development (IBRD) and the International Development Association (IDA), is the commissioning agent and copyright holder for this publication. However, this work is a product of the consultants listed, and not of World Bank staff. The findings, interpretations, and conclusions expressed in this work do not necessarily reflect the views of The World Bank, its Board of Executive Directors, or the governments they represent. The World Bank does not guarantee the accuracy of the data included in this work and accept no responsibility for any consequence of their use. The boundaries, colors, denominations, and other information shown on any map in this work do not imply any judgment on the part of The World Bank concerning the legal status of any territory or the endorsement or acceptance of such boundaries. 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Phase 2 – Ground Based Data Collection HYDROLOGICAL RESOURCE REPORT Renewable Energy Resource Mapping: Small Hydro – Madagascar [P145350] February 2017  Cette photo illustre une échelle limnimétrique installée sur la rivière Besana, près du village of Mahatsara dans la région de Vatovavy Fitovinany Version Française IN ASSOCIATION WITH FINAL OUTPUT Correspondence Table between the terms of reference and reporting and the ESMAP phases: Correspondence ESMAP General Phasing with ESMAP-Small Hydro Madagascar ToR Activity 1 – Data collection and production of Hydro Atlas, review and validation of small hydro potential Phase 1 Preliminary resource mapping output Activity 2 – Small hydro electrification planning based on satellite and site visits Activity 3 – Small hydro prioritisation and workshop Activity 4 - Data collection and final validation (from the REVISED TERMS OF REFERENCES FOR THE ACTIVITY 4) : Phase 2 Ground-based data collection A – Review of previously studied small hydropower sites B – Data collection and final validation C – Pre-feasibility study of two priority sites for small hydropower development D – Support to the Ministry of Energy to build capacity and take ownership of the Phase 3 Production of a validated resource atlas created GIS database for hydropower that combines satellite and ground-based data E – Updated Small Hydro Mapping Report for Madagascar SHER Ingénieurs-conseils s.a. Rue J. Matagne, 15 5020 Namur – Belgium Phone : +32 81 32 79 80 Fax : +32 81 32 79 89 www.sher.be Project Manager: Rebecca DOTET Référence SHER : MAD04 Phone : +32 (0) 81 327 982 Fax : +32 (0) 81 327 989 E-mail : dotet@sher.be Rev.n° Date Contenu Rédigé par Vérifié par 0 Décembre 2016 Hydrological Resource Report – Quentin GOOR Pierre SMITS version française – Draft (Annexe du Hydro Mapping Report Final) 1 Février 2017 Hydrological Resource Report – Quentin GOOR Pierre SMITS version française – FINAL (Annexe du Hydro Mapping Report Final) SHER INGÉNIEURS-CONSEILS S.A. IS ISO 9001 CERTIFIED Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Table des matières 1 Introduction ........................................................................................................................ 8 1.1 Contexte général du Programme ESMAP ...................................................................................................... 8 1.2 Objectifs, Activités et Résultats attendus de l’étude .................................................................................... 8 1.3 Objectifs du Rapport........................................................................................................................................ 9 2 Description des activités ................................................................................................. 12 2.1 Définition des caractéristiques des stations hydrométriques et des équipements de mesure.............. 12 2.2 Installation des équipements ........................................................................................................................ 12 2.3 Missions de maintenance.............................................................................................................................. 14 2.4 Etablissement des courbes de tarage préliminaires .................................................................................. 15 2.5 Renforcement des capacités et formation ................................................................................................... 17 2.6 Réception provisoire des équipements installés ........................................................................................ 19 2.7 Réception finale et état des lieux des équipements installés .................................................................... 19 3 Résultats de la campagne de suivi hydrologique .......................................................... 23 3.1 La Sahatandra à Fanovana............................................................................................................................ 23 3.1.1 Courbe de tarage préliminaire ................................................................................................................. 23 3.1.2 Analyse hydrologique préliminaire........................................................................................................... 23 3.2 La Namorona aux Chute d’Andiamanjavona ............................................................................................... 26 3.2.1 Courbe de tarage préliminaire ................................................................................................................. 26 3.2.2 Analyse hydrologique préliminaire........................................................................................................... 26 3.3 La Besana au site SF196 ............................................................................................................................... 29 3.3.1 Courbe de tarage préliminaire ................................................................................................................. 29 3.3.2 Analyse hydrologique préliminaire........................................................................................................... 30 3.4 La Manandriana à Ambohimanga du Sud .................................................................................................... 32 3.4.1 Courbe de tarage préliminaire ................................................................................................................. 32 3.4.2 Analyse hydrologique préliminaire........................................................................................................... 33 3.5 La Sandratsiona à Ambatoharanana ............................................................................................................ 35 3.5.1 Courbe de tarage préliminaire ................................................................................................................. 35 3.5.2 Analyse hydrologique préliminaire........................................................................................................... 36 3.6 La Marimbona à Fotsialanana ....................................................................................................................... 38 3.6.1 Remarque préliminaire ............................................................................................................................ 38 3.6.2 Courbe de tarage préliminaire ................................................................................................................. 38 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 5 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3.6.3 Analyse hydrologique préliminaire........................................................................................................... 39 3.7 Commentaires sur l’année hydrologique 2015-2016 .................................................................................. 41 4 Conclusions et recommandations .................................................................................. 44 5 Annexes ............................................................................................................................ 47 5.1 Annexe 1: Liste des participants à la formation théorique et pratique du janvier 2016 .......................... 47 5.2 Annexe 2 : Etat des lieux finaux des stations de mesure hydrologique ................................................... 47 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 6 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 1 Cette photo illustre un jaugeage avec un ADCP sur la rivière Marimbona, près du village de Fotsialanana (Région d’Analanjirofo). Introduction SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 7 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 1 Introduction 1.1 CONTEXTE GÉNÉRAL DU PROGRAMME ESMAP ESMAP (Energy Sector Management Assistance Program) est un programme d'assistance technique administré par la Banque Mondiale et soutenu par 11 donateurs bilatéraux. ESMAP a lancé, en janvier 2013, une initiative qui permet de soutenir les efforts menés par les pays pour améliorer la connaissance des ressources en énergie renouvelable (ENR), mettre en place des cadres institutionnels appropriés pour le développement des ENR, et fournir un «libre accès» aux ressources et données géo-spatiales. Cette initiative appuiera également le programme IRENA-GlobalAtlas en améliorant la disponibilité et la qualité des données consultables à travers un Atlas interactif. La présente étude "Renewable Energy Resource Mapping: Small Hydro Madagascar", fait partie d'un projet d'assistance technique, financé par ESMAP, mis en œuvre par la Banque Mondiale à Madagascar (le «Client»), qui vise à soutenir les ressources cartographiques et la planification géo-spatiale de la petite hydraulique. Il est mené en étroite coordination avec le Ministère de l'Energie et des Hydrocarbures, l'Office de Régulation de l’Electricité (ORE), Agence de Développement de l’Electrification Rurale (ADER) et la JIRAMA. 1.2 OBJECTIFS, ACTIVITÉS ET RÉSULTATS ATTENDUS DE L’ÉTUDE Les objectifs de l'étude sont :  L'amélioration de la qualité et de la disponibilité de l’information sur la ressource hydro-électrique de Madagascar;  Une revue détaillée et mise à jour du potentiel de petite hydroélectricité (1-20 MW), et  Des recommandations concernant l'implémentation de la petite hydroélectricité dans le cadre de la planification du secteur énergie. Les résultats attendus de l'étude sont :  Des données rassemblées dans une base de données géographiques (SIG);  Un atlas thématique sur l'hydroélectricité à Madagascar avec une emphase particulière sur la petite hydroélectricité, et  Des recommandations pour développer le secteur de la petite hydroélectricité à Madagascar. Les 3 phases de l'étude ESMAP sont :  PHASE 1 : Cartographie préliminaire de la ressource basée sur une analyse géographique et des visites de sites  PHASE 2 : Campagne de collecte des informations de terrain  PHASE 3 : Production d’un Atlas validé des ressources combinant des données cartographiques et des mesures de terrain Pour Madagascar, ces trois phases ont été ventilées dans 4 activités :  Activité 1 : Récolte de données et production d'un HydroAtlas / Revue et validation du potentiel de la petite hydroélectricité  Activité 2 : Intégration du développement de la petite hydroélectricité dans la planification de l'électrification (rurale et interconnectée) à Madagascar  Activité 3 : Priorisation de la petite hydroélectricité, visite des sites et atelier de validation  Activité 4 : Récolte de données de terrain et validation finale (update de l'HydroAtlas/ campagne de mesures hydrologiques / études complémentaire en géologie et environnement) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 8 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 1.3 OBJECTIFS DU RAPPORT Ce rapport est produit dans le contexte de la Phase 2 (Ground based data collection) et vise à donner un aperçu du réseau de suivi hydrologique mis en place dans le contexte de cette étude ainsi qu’à commenter les données hydrologiques collectées. L’objectif de cette activité (Activity 4-B: Data collection and final validation – Hydrological Monitoring) est de réaliser une campagne de suivi hydrologique de six rivières considérées comme prioritaires pour le développement de la petite hydroélectricité à Madagascar. Ces mesures amélioreront de manière substantielle la connaissance hydrologique de zones de Madagascar qui n’ont pas fait l’objet de mesures dans le passé. Les mesures hydrologiques permettront notamment de réduire les incertitudes sur les sites sélectionnés pour la réalisation d’études de préfaisabilité dans le cadre de l’activité 4. Le processus de sélection de ces six rivières s’est déroulé durant les phases précédentes de cette étude et la sélection a été validée durant l’atelier qui s’est tenu le 11 mars 2015 à Antananarivo au Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures. La campagne de suivi hydrologique comprend non seulement l’acquisition et l’installation d’équipement de mesure de niveau d’eau, mais également la détermination des courbes de tarage préliminaires (relation entre le niveau d’eau mesuré et le débit dans la rivière) à chaque site, au travers d’opérations de jaugeages. La campagne de suivi hydrologique a couvert une année hydrologique (12 mois, de octobre 2015 à octobre 2016) et fourni (i) des séries temporelles de hauteur d’eau au pas de temps journalier ainsi que (ii) des courbes de tarage préliminaires, pour chacun des sites, permettant de transformer ces hauteurs d’eau en débit. Finalement, un renforcement des capacités des institutions malgaches bénéficiaires du projet a été réalisé tout au long de ce dernier au travers de formations spécifiques et de la participation aux missions de jaugeage et de maintenance des stations. La localisation des six stations est présentée dans le Tableau 1 et à la Figure 1 ci-dessous. Tableau 1. Localisation des stations de mesure SUPERFICIE RIVIÈRE LONGITUDE LATITUDE DATE NOM DU SITE BASSIN VERSANT (BASSIN VERSANT MAJEUR) [DD] [DD] D’INSTALLATION [KM²] Besana (bassin de la SF196 (Mahatsara) 47.915 -21.03 124.9 22/10/2015 Mananjary) Sahatandra (bassin de la G407 (Fanovana) 48.533 -18.919 511.7 18/10/2015 Rianila) Namorona (basin de la G191 (Namorona 2) 47.597 -21.378 862.3 20/10/2015 Namorona) Manandriana (bassin de la AD620 (Amohimanga du Sud) 47.592 -20.876 250.2 25/10/2015 Mananjary) Marimbona (bassin de la SF011 (Fotsialanana) 49.458 -16.92 1495.4 21/10/2015 Marimbona) Sandratsiona (bassin de la SF020 (Ambatoharanana) 42.212 -17.151 2389.3 23/10/2015 Maningory) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 9 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 1. Localisation des stations de suivi hydrologique installées dans le cadre de l’étude ESMAP Small Hydro Madagascar SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 10 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Cette photo illustre l’installation d’une échelle limnimétrique dans la rivière Sandratsionaprès du village reculé d’Ambatoharanana, région d’Analanjirofo. Description des activités SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 11 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 2 Description des activités 2.1 DÉFINITION DES CARACTÉRISTIQUES DES STATIONS HYDROMÉTRIQUES ET DES ÉQUIPEMENTS DE MESURE La mission s’est déroulée à Madagascar du 28 juin au 10 juillet 2015. L’objectif était de localiser précisément les sites auxquels allaient être installés les équipements de mesure. Une visite de terrain de chacun des sites a donc été organisée afin d’évaluer les critères suivants : accès à la station de mesure, condition hydraulique de l’écoulement, sécurité, représentativité, schéma d’aménagement et couverture du réseau GSM/GPRS, dans le but de définir la technologie la plus appropriée à chacun des sites, prenant en considération le contexte local. Durant la mission, cinq sites furent visités (l’accès au site SF196 n’a pas été possible en raison de conditions météorologiques défavorables qui ont mené à la fermeture de la RN24). Pour chacun des sites, une section de Figure 2. Experts évaluant les conditions hydrauliques d’une rivière rivière adéquate a été trouvée, suivant les critères énoncés ci-dessus. préalablement à l’installation des équipements de suivi hydrologique La décision a été prise de standardiser les choix technologiques des équipements ainsi que les schémas d’aménagement des six stations. Cette décision, soutenue par la Direction Générale de la Météo, facilitera l’exploitation et la maintenance des six stations. Le rapport suivant a été produit dans le contexte de cette activité: “REPORT ON THE DEFINITION OF THE FINAL CHARACTERISTICS OF GAUGING STATIONS AND OF THE EQUIPMENT”. Ce rapport a été accepté et validé par la Banque Mondiale en Octobre 2015. 2.2 INSTALLATION DES ÉQUIPEMENTS Dès réception des équipements et acquittement des formalités d’importation de ces derniers à Madagascar, la mission d’installation s’est déroulée du 16 au 29 octobre 2015 sous la supervision de SHER Ingénieurs-Conseils. Les six stations ont été installées avec succès par deux équipes en parallèle dans un souci d’efficacité permettant ainsi de réduire la durée de la période d’installation. Afin de standardiser la procédure d’installation des six stations, la première station a été installée par les deux équipes ensemble. En raison des conditions hydrologiques différentes de celles observées durant la mission de pré-installation, la décision a été prise de modifier légèrement les positions des échelles limnimétriques par rapport à ce qui avait été imaginé lors de la mission de pré-installation. Ceci permet de pouvoir mesurer les hauteurs d’eau, même durant un étiage extrême. Figure 3. Installation d’une échelle Les Figure 4 et Figure 5 illustrent les travaux d’installations sur les rivières limnimétrique dans la rivière Marimbona Manandriana et Besana. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 12 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 4. Installation du site de mesure sur la rivière Manandriana à Ambohimanga du Sud Figure 5. Installation du site de mesure sur la rivière Besana river à Mahatsara SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 13 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Durant la période d’installation, au moins un riverain de chaque site de mesure a été choisi pour s’assurer de la sécurité des sites et ainsi minimiser les risques de vandalisme. De plus, une information a été réalisée auprès des autorités locales afin de présenter les objectifs de l’étude et la raison de l’installation des équipements de mesure. De plus, un observateur a été désigné et formé afin de faire une lecture des échelles limnimétriques au moins deux fois par jour (à 06h00 et 18h00) et de consigner les résultats dans un carnet de terrain. Un exemple est présenté à la figure 6. Ces observations sont utiles afin de valider les enregistrements Figure 6. Hauteur d’eau automatiques et servent de sauvegarde dans l’éventualité d’un problème technique consignées dans le carnet avec les enregistrements automatiques. d’un observateur En ce qui concerne la fréquence de collecte de données, une mesure de hauteur d’eau est prise automatiquement toutes les minutes et ce sont les moyennes sur les 15 dernières minutes qui sont stockées dans le datalogger. Ceci afin de minimiser l’impact d’un phénomène ponctuel qui se produirait uniquement au moment de la mesure. Le tableau ci-dessous résume les caractéristiques principales des équipements installés aux différents sites. Comme expliqué précédemment, la décision a été prise de standardiser les équipements afin d’en faciliter l’exploitation et la maintenance. Technologie Échelles Longitude Latitude de mesure de limnimétriques Système Rivière Télémesure [DD] [DD] hauteau gamme d’acquisition Type d’eau Besana (bassin de la 47.915 -21.030 0-3 m Mananjary) Sahatandra Tôle (bassin de la 48.533 -18.919 émaillée 0-4 m Rianila) en noir sur Namorona Capteur fond blanc. Non* (basin de la 47.5968 -21.3781 capacitif à Eléments 0-4 m Solution intégrée Namorona) compensation de 1m d’enregistrement et Récupération Manandriana thermique et gradués en de communication des mesures (bassin de la 47.592 -20.876 atmosphérique centimètre 0-4 m (OTTNetDL500) par USB Mananjary) (OTT PLS) s et Marimbona chiffrés (bassin de la 49.458 -16.920 tous les 0-5 m Marimbona) décimètres Sandratsiona (bassin de la 42.212 -17.151 0-4 m Maningory) * Les dataloggers sont équipés de modem GPRS qui pourront être actives lorsque le réseau GPRS sera disponible aux stations. 2.3 MISSIONS DE MAINTENANCE Le contrôle de terrain est une opération importante afin de garantir le bon fonctionnement des stations de suivi hydrologique et par conséquent la bonne qualité des mesures réalisées. Tel que planifié lors de la formulation de la campagne de suivi hydrologique, le délai moyen entre deux visites d’un même site est de deux mois. L’objectif de ces visites de terrain est de réaliser les opérations de maintenance préventive ainsi que la collecte des données : téléchargement des données enregistrées dans la mémoire interne du datalogger et copie du carnet de terrain de l’observateur. Figure 7. Téléchargement des données et vérification de la configuration de la station SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 14 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 2.4 ETABLISSEMENT DES COURBES DE TARAGE PRÉLIMINAIRES L’établissement de la courbe de tarage d’un site spécifique est réalisé à partir de mesures à différents moment de l’année, représentant (idéalement) toutes les conditions hydrologiques pouvant être observées au site de mesure (durant les saisons sèches et humides). Un jaugeage est une opération de terrain durant laquelle le débit de la rivière est calculé à partir de la mesure de la section en travers de la rivière ainsi que les profils de vitesse le long de cette dernière. Associée à une mesure de la hauteur d’eau, un jaugeage permet d’établir un point commun entre le niveau d’eau et le débit au site de mesure (point unique de la Figure 8. Jaugeage de la courbe de tarage). Sahatandra par ADCP Plus de soixante (60+) jaugeages ont été réalisés avec succès sur les six rivières qui font l’objet d’un suivi hydrologique dans le cadre de cette étude. Ces jaugeages ont été réalisés à l’aide d’un ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). Le principe de mesure se base sur le procédé typique de mesures de verticales. Suivant cette méthode, la section en travers de la rivière est divisée en plusieurs verticales (dont le nombre dépend de la géométrie de la rivière). A chacune des verticales, l’ADCP mesure la profondeur ainsi que le champ de vitesses de l’eau. Les données obtenues sont ensuite traitées par un processus mathématique pour obtenir la vitesse moyenne de la verticale et le débit partiel associé suivant la norme EN ISO 748 (mid section method). Le débit total est simplement la somme de tous les débits partiels mesurés à chacune des verticales. L’ADCP est positionné au niveau de la verticale à mesurer à l’aide Figure 9. Principe de mesure par ADCP d’un câble tendu de part et d’autre de la rivière et est rendu mobile à l’aide de poulies installées sur chacune des rives. L’opérateur configure et contrôle le processus de mesure à partir de la rive à l’aide d’un PDA connecté l’ADCP via une connexion Bluetooth. Toutes les mesures sont transmises en temps réels suivant cette connexion et sont traitées et stockées dans le PDA. Un résultat typique d’un jaugeage réalisé à l’aide d’un ADCP est présenté à la Figure 10 ci-dessous. Le premier graphique montre les vitesses moyennes mesurées à chacune des verticales. Le second présente quant à lui les débits spécifiques correspondants à chacun des segments associés aux verticales (unités : m³/s/m = m²/s). Le troisième graphique montre la profondeur d’eau mesurée à chacune des verticales. L’ensemble de ces profondeurs montre la section en travers de la rivière, lorsque l’ensemble des mesures a été réalisé. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 15 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 10. Exemple de résultats obtenus par jaugeage avec l’ADCP de SHER SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 16 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 11. Equipement de jaugeage par ADCP de SHER Ingénieurs Conseils 2.5 RENFORCEMENT DES CAPACITÉS ET FORMATION Une formation théorique et pratique sur les aspects relatifs aux réseaux de mesures hydrologiques s’est déroulée avec succès à Antananarivo les 26 et 27 janvier 2016. Dix-huit (18) ingénieurs et techniciens du Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures, ADER, ORE, JIRAMA et de la Direction Générale de la Météorologie ont participé à cette formation (liste des participants en annexe) dont le contenu détaillé était le suivant : 1. Sur le plan théorique : - Critères d'identification d'un site de mesure. - Sélection de la technologie de mesure appropriée aux conditions locales. - Aperçu des différentes technologies de mesure de niveau en rivière. - Approche basique des technologies d'enregistrement de données. - Processus d'acquisition de données. - Établissement d'une courbe de tarage. - Conversion hauteur-débit. - Systèmes de télécommunication pour la transmission de données issues de phénomènes « lents ». - Les opérations de maintenance d'une station de mesure hydrologique. - Les bases de données hydrologiques. - Systèmes SCADA. - Traitement et validation de données. 2. Sur le plan pratique : - Familiarisation avec le matériel de mesure électronique (Voltmètre, ampèremètre). - Mesure des signaux électroniques générés par un capteur. - Raccordement des capteurs à une centrale d'acquisition. - Configuration d'une centrale d'acquisition. - Raccordement d'une centrale d'acquisition à un système de télécommunication GPRS. - Maintenance périodique préventive. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 17 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank - Maintenance curative de 1er niveau. - Collecte et transfert des données enregistrées par une centrale d'acquisition. - Réalisation de jaugeages. - Utilisation de logiciel de tarage. - Gestion d'une base de données. - Traitement des données. - Validation des données. - Consultation des données. Figure 12. Formation théorique à Antananarivo (26/01/2016) Figure 13. Formation pratique sur le site de Fanovana le 27/01/2016 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 18 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 14. Visite du site G191 (Chute d’ Andriamanjavona) sur la Rivière Namorona et jaugeage à l’ADCP avec des représentants de la JIRAMA (03/02/2016) En plus de cette formation, une personne de la Direction Générale de la Météorologie a participé à la quasi- totalité des missions de maintenance des stations ainsi qu’aux missions de jaugeages des rivières. Cette formation continue a permis un renforcement durable des capacités ainsi que l’acquisition des connaissances théoriques et pratiques qui permettront de contribuer à la pérennité du réseau de mesure mis en place. 2.6 RÉCEPTION PROVISOIRE DES ÉQUIPEMENTS INSTALLÉS La mission s’est déroulée à Madagascar du 27 janvier 2016 au 10 février 2016. L’objectif était de visiter les six installations afin d’établir un état des lieux détaillé des équipements installées et de vérifier que ces derniers correspondaient au cahier des charges défini lors de la mission de pré-installation. 2.7 RÉCEPTION FINALE ET ÉTAT DES LIEUX DES ÉQUIPEMENTS INSTALLÉS Suivant nos termes de référence, la propriété des équipements a été transférée au Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures au terme de l’année de suivi hydrologique. Une mission de réception définitive a été organisée à Madagascar du 22 octobre au 2 novembre 2016. L’objectif était de visiter les six sites de suivi hydrologique afin d’en établir un état des lieux détaillé pour le transfert des installations. Les rapports d’état des lieux sont présentés à l’Annexe 2 de ce rapport. Il important de rappeler qu’au cours de la campagne de suivi hydrologique, la décision a été prise de maintenir 4 stations de mesure Figure 15. Remise des clés par le Consultant au Représentant du automatiques et de ne conserver que des relevés Ministère de l'Energie et des Hydrocarbures (station sur la journaliers effectués par des observateurs sur les Namorona) deux autres stations. En effet, après plus de 8 mois de suivi hydrologique des six rivières, SHER a attiré l’attention du Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures et la Banque Mondiale sur les problèmes de vandalisme et de vol survenus sur SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 19 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank certaines stations afin de mettre en place de manière conjointe un système de suivi hydrologique adapté aux besoins du Ministère et qui perdurera au-delà de la durée de cette étude. Dès le début de la campagne de suivi hydrologique, SHER a mis en place les dispositifs suivants permettant d’assurer la sécurisation des installations:  construction d’enclos autour des installations ;  engagement d’un gardien et d’un observateur parmi la population locale ;  construction d’abris avec cadenas autour du boitier (lui-même sécurisé par un système de verrouillage par clé) contenant le datalogger et la batterie ;  sensibilisation des populations et autorités locales (chefs de Fokontany, gendarmerie) ;  visites régulières des sites par l’équipe de projet (avec un intervalle de maximum 2 mois entre chaque visite). Malgré ces dispositions, les sites de mesure sur la Marimbona (à deux reprises), la Sandrastriona et la Sahatandra ont fait l’objet d’actes de vandalisme et de vol. Outre le coût financier très élevé, la réinstallation des équipements après un acte de vandalisme a montré ses limites : en témoigne notamment le second vandalisme qui a eu lieu sur le site de la Marimbona quelques mois après sa réinstallation ainsi que notre expérience en la matière dans d’autres pays dans ce genre de situation. Gardant à l’esprit que la propriété des équipements serait transmise au Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures et les organismes rattachés au terme de la campagne de mesure et dans un souci de voir les mesures hydrométriques perdurer au-delà de cette date, la campagne de mesure a été adaptée de la manière suivante:  Les quatre stations dont les équipements d’acquisition automatique de hauteur d’eau étaient opérationnels (Fanovana [Sandratsiona], Chute Andriamanjavona [Namorona], SF196 [Besana], Ambohimanga du Sud [Manandriana]), continuent à être exploitées comme initialement prévu.  Pour les stations sur les rivières Marimbona et Sahatandra, il a été décidé de ne pas réinstaller d’équipement d’acquisition automatique des hauteurs d’eau, mais de continuer à faire des relevés de niveau d’eau par l’observateur (trois fois par jour) ainsi que de poursuivre les visites régulières du site pour l’établissement des courbes de tarage (jaugeages) afin de pouvoir valoriser les mesures enregistrées depuis l’installation de la station.  Les équipements d’acquisition automatique prévus pour ces deux stations seraient néanmoins fournis au Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures et les organismes rattachés et pourraient dès lors être installés par leurs soins sur d’autres rivières d’intérêt ou servir d’équipement de réserve pour la maintenance des stations opérationnelles. Cette proposition de maintenir 4 stations automatiques, deux stations manuelles et de disposer de deux stations de réserve est basée sur une réflexion menée en discussion avec la Direction de la Météo, la Banque Mondiale ainsi que sur base de notre expérience dans d’autres pays. Elle s’inscrit dans un objectif de renforcer durablement le réseau de mesures hydrologiques à Madagascar. En effet, la réalité de terrain à Madagascar (distances importantes, mauvais état des pistes) montre que de manière générale, la maintenance et le suivi des sites de mesure est contraignante dans un contexte de ressources humaines et financières limitées. Ceci est d’autant plus vrai pour les sites de Fotsialanana sur la Marimbona, d’Ambatoharanana sur la Sandratsiona et d’Ambohimanga du Sud sur la Manandriana dont les accès sont particulièrement difficiles, nécessitant la location de canots pour certains, de motos pour d’autres, ou plusieurs jours de marche pour d’autre. On remarquera que parmi ces sites se trouvent les deux sites problématiques en ce qui concerne les actes de vandalismes observés depuis octobre 2015. Le coût d’exploitation de ces stations devant être supporté par le Ministère de l’Energie et SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 20 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank des Hydrocarbures et les organismes rattachés au terme de cette étude, nous pensons qu’il serait opportun de maintenir les stations automatiques dans les endroits les moins contraignants en termes d’accès pour leur exploitation, et de maintenir les stations avec uniquement un observateur pour les sites les plus difficiles d’accès. Figure 16. Inspection, par le Consultant, de l'échelle limnimétrique du site d'Ambatoharana durant la mission d'état des lieux. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 21 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Échelle limnimétrique installée sur la rivière Sahatandra à Fanovana (Bassin versant de la Rianila) Résultats & Commentaires SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 22 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3 Résultats de la campagne de suivi hydrologique Ce chapitre présente les résultats de la campagne de suivi hydrologique de l’année 2015-2016. 3.1 LA SAHATANDRA À FANOVANA 3.1.1 Courbe de tarage préliminaire Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 11 jaugeages réalisés à l’ADCP dont les détails sont présentés dans la Figure 17 ci-dessous. Ces jaugeages couvrent une gamme de débit mesurés entre 2.44 m³/s et 12.65 m³/s et ont été réalisés dans de bonnes conditions. La courbe de tarage préliminaire couvre une gamme de hauteur d’eau intéressante mais devra être complétée, particulièrement dans la gamme de hauteur d’eau supérieure à 0.40m afin de confirmer et améliorer la relation. Figure 17. Jaugeages effectués sur la Sahatrandra et courbe de tarage préliminaire DÉBIT HAUTEUR DATE MESURÉ D’EAU [M] [M³/S] 18/10/2015 0.215 2.440 8/12/2015 0.240 4.868 28/01/2016 0.325 6.031 14/03/2016 0.380 9.650 13/04/2016 0.350 7.780 15/04/2016 0.730 20.400 26/06/2016 0.505 12.650 9/09/2016 0.310 6.780 9/09/2016 0.310 6.480 10/09/2016 0.320 8.040 16/09/2016 0.305 7.485 3.1.2 Analyse hydrologique préliminaire Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire présentée à la Figure 17 sont présentés ci- dessous. La Figure 18 montre l’évolution des débits moyens journaliers durant l’année hydrologique 2015-2016. On observe que l’hiver 2015-2016 (correspondant à la saison des pluies et cyclones) est caractérisé par un début tardif (mi-décembre), une amplitude assez faible et une absence de crue durant le mois de février alors que celui-ci est en général un des mois les plus humides. La saison d’étiage a débuté tardivement, aux alentours de la fin du mois de juillet. Le graphique de la Figure 18 met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque ce les pics de crue sont généralement élevés durant l’hiver, mais ont une durée très limitées dans le temps (quelques dizaines de minutes). En effet, ces derniers ont un impact limité sur la moyenne journalière. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 23 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 18. Débits journaliers moyens calculés sur la Sahatandra (2015-2016) Extrapolation de la courbe de tarage Interpolation de la courbe de tarage L’hydrogramme mensuel est présenté à la Figure 19. Il représente les moyennes mensuelles des débits journaliers présentés à la Figure 18 et dans le Tableau 2. On y observe que les pics journaliers les plus importants se sont produits durant le mois de janvier alors qu’en moyenne, le débit a été plus important durant le mois de juin 2016. Le mois de février 2016 est quant à lui le 7ème mois le plus humide de l’année, confirmant l’absence de crues et de pluie significative durant ce mois qui se situe pourtant durant la saison des pluies. Figure 19. Hydrogramme mensuel de la Sahatandra (2015-2016) Sahatandra @ Fanovana Moyenne Min Max 40 35 Débit mensuel moyen [m³/s] 30 25 20 15 10 5 0 Novembre Décembre Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 24 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Tableau 2. Débits journaliers moyens calculés sur la Sahatandra (2015-2016) La courbe des débits classés est calculée pour l’année hydrologique 2015-2016 et représente la distribution statistique des débits observés durant cette année hydrologique. On observe que le la Sahatandra est caractérisée par un débit médian (Q50%) de 9.2 m³/s et un débit garanti à 95% (soit 347 jours par an) de 3.9 m³/s. Figure 20. Courbe des débits classés (année hydrologique 2015-2016) PROBABILITÉ DÉBIT DE DÉBIT SPÉCIFIQUE DÉPASSEMENT [M³/S] [L.S-1.KM-2] [%] Q 95% 3.9 7.55 Q 90% 4.2 8.27 Q 80% 5.6 10.85 Q 70% 6.9 13.45 Q 60% 8.2 16.00 Q 50% 9.2 17.98 Q 40% 10.2 19.95 Q 30% 11.4 22.30 Q 20% 13.2 25.75 Q 10% 15.7 30.61 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 25 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3.2 LA NAMORONA AUX CHUTE D’ANDIAMANJAVONA 3.2.1 Courbe de tarage préliminaire Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 11 jaugeages réalisés à l’ADCP dont les détails sont présentés dans la Figure 21 ci-dessous. Ces jaugeages couvrent une gamme de débit mesurés entre 7.25 m³/s et 44.83 m³/s et ont été réalisés dans de bonnes conditions. La courbe de tarage préliminaire couvre une gamme de hauteur d’eau intéressante mais devra être complétée sur l’entièreté de la gamme afin de confirmer et améliorer la relation qui présente quelques écarts par rapport aux jaugeages. Figure 21. Jaugeages effectués sur la Namorona et courbe de tarage préliminaire DÉBIT HAUTEUR DATE MESURÉ D’EAU [M] [M³/S] 20/10/2015 0.20 7.25 27/11/2015 0.79 22.54 03/02/2016 0.87 29.31 17/04/2016 1.15 44.83 28/06/2016 0.96 38.13 5/09/2015 0.50 15.21 19/09/2016 0.40 12.41 18/09/2016 0.40 12.27 18/09/2016 0.40 12.73 17/09/2016 0.40 13.27 29/10/2016 0.34 8.62 3.2.2 Analyse hydrologique préliminaire Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire présentée à la Figure 21 sont présentés ci- dessous. La Figure 22 montre l’évolution des débits moyens journaliers durant l’année hydrologique 2015-2016. On observe que l’hiver 2015-2016 est également caractérisé par une absence de crue durant la période s’étalant de mi-janvier à mi-février alors que cette période est en général la plus humide. La saison d’étiage a débuté tardivement, aux alentours de la moitié du mois de juillet. Le graphique de la Figure 22 met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque que les pics de crue sont généralement élevés durant l’hiver, mais ont une durée très limitée dans le temps (quelques dizaines de minutes). En effet, ces derniers ont un impact limité sur la moyenne journalière. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 26 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 22. Débits journaliers moyens calculés sur la Namorona (2015-2016) Extrapolation de la courbe de tarage Interpolation de la courbe de tarage L’hydrogramme mensuel est présenté à la Figure 23. Il représente les moyennes mensuelles des débits journaliers présentés à la Figure 22 et dans le Tableau 3. On y observe que les pics journaliers les plus importants se sont produits durant le mois de décembre alors qu’en moyenne, le débit a été plus important durant le mois de mars. On remarque également que les mois de juin et juillet présentent des débits particulièrement élevés pour une fin de saison des pluies. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 27 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 23. Hydrogramme mensuel de la Namorona (2015-2016) Tableau 3. Débits journaliers moyens calculés sur la Namorona (2015-2016) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 28 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank La courbe des débits classés est calculée pour l’année hydrologique 2015-2016 et représente la distribution statistique des débits observés durant cette année hydrologique. On observe que le la Namorona est caractérisée par un débit médian (Q50%) de 24.0 m³/s et un débit garanti à 95% (soit 347 jours par an) de 6.0 m³/s. Figure 24. Courbe des débits classés (année hydrologique 2015-2016) PROBABILITÉ DÉBIT DE DÉBIT SPÉCIFIQUE DÉPASSEMENT [M³/S] [L.S-1.KM-2] [%] Q 95% 6.0 6.99 Q 90% 8.1 9.36 Q 80% 12.9 14.97 Q 70% 18.6 21.60 Q 60% 20.2 23.35 Q 50% 24.0 27.78 Q 40% 26.4 30.64 Q 30% 29.5 34.16 Q 20% 32.7 37.94 Q 10% 38.2 44.26 3.3 LA BESANA AU SITE SF196 3.3.1 Courbe de tarage préliminaire Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 11 jaugeages réalisés à l’ADCP dont les détails sont présentés dans la Figure 25 ci-dessous. Ces jaugeages couvrent une gamme de débit mesurés entre 1.08 m³/s et 10.627 m³/s et ont été réalisés dans de bonnes conditions. La courbe de tarage préliminaire couvre une gamme de hauteur d’eau intéressante mais présente des lacunes dans la gamme de hauteurs d’eau supérieures à 0.30m. En effet, peu de crues se sont produites en 2015-2016 sur la Besana et la variabilité saisonnière de son niveau d’eau a été très faible durant cette année hydrologique, comme en témoigne la Figure 26. Des jaugeages supplémentaires seront nécessaires afin d’améliorer la qualité de cette relation. Figure 25. Jaugeages effectués sur la Besana et courbe de tarage préliminaire DÉBIT HAUTEUR DATE MESURÉ D’EAU [M] [M³/S] 22/10/2015 0.16 1.564 28/11/2015 0.60 10.627 4/02/2016 0.28 3.927 30/06/2016 0.26 3.93 6/09/2016 0.17 1.96 24/09/2016 0.13 1.08 24/09/2016 0.13 1.53 20/09/2016 0.155 2.22 20/09/2016 0.153 1.76 20/09/2016 0.15 2.13 30/10/2016 0.12 1.42 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 29 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3.3.2 Analyse hydrologique préliminaire Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire présentée à la Figure 25 sont présentés ci- dessous. La Figure 26 montre l’évolution des débits moyens journaliers durant l’année hydrologique 2015-2016. On observe que l’hiver 2015-2016 est caractérisé par quelques petites crues entre novembre et février, une absence de cures en avril et mai, et quelques petites crues en mai et juin. La saison d’hiver est donc très peu marquée sur la Besana pour l’année hydrologique 2015-2016. Le graphique de la Figure 26 met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque que les pics de crue sont généralement élevés, mais ont une durée très limitée dans le temps (quelques dizaines de minutes). En effet, ces derniers ont un impact limité sur la moyenne journalière. Figure 26. Débits journaliers moyens calculés sur la Besana (2015-2016) Extrapolation de la courbe de tarage Interpolation de la courbe de tarage L’hydrogramme mensuel est présenté à la Figure 27. Il représente les moyennes mensuelles des débits journaliers présentés à la Figure 26 et dans le Tableau 4. On y observe que les pics journaliers les plus importants se sont produits durant le mois de mars, correspondant avec le mois pour lequel le débit a été en moyenne le plus important. On remarque également que la saisonnalité des débits est très peu marquée pour l’année hydrologique 2015-2016. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 30 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 27. Hydrogramme mensuel de la Besana (2015-2016) Tableau 4. Débits journaliers moyens calculés sur la Besana (2015-2016) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 31 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank La courbe des débits classés est calculée pour l’année hydrologique 2015-2016 et représente la distribution statistique des débits observés durant cette année hydrologique. La saisonnalité des débits très peu marquée mentionnée au paragraphe précédent se traduit par une courbe des débits classés très « plate ». Figure 28. Courbe des débits classés (année hydrologique 2015-2016) PROBABILITÉ DÉBIT DE DÉBIT SPÉCIFIQUE DÉPASSEMENT [M³/S] [L.S-1.KM-2] [%] Q 95% 1.3 10.94 Q 90% 1.4 12.06 Q 80% 2.0 16.89 Q 70% 2.2 18.54 Q 60% 2.3 19.52 Q 50% 2.4 20.09 Q 40% 2.6 22.10 Q 30% 3.1 26.11 Q 20% 3.5 29.49 Q 10% 4.9 41.73 3.4 LA MANANDRIANA À AMBOHIMANGA DU SUD 3.4.1 Courbe de tarage préliminaire Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 10 jaugeages réalisés à l’ADCP dont les détails sont présentés dans la Figure 29 ci-dessous. Ces jaugeages couvrent une gamme de débits mesurés entre 4.21 m³/s et 12.68 m³/s et ont été réalisés dans de bonnes conditions. La courbe de tarage préliminaire présente des lacunes dans la gamme de hauteurs d’eau mesurée et des extrapolations ont été nécessaires pour le calcul des débits supérieurs à 13 m³/s et les résultats présentés dans les sections suivantes sont par conséquent à considérer avec prudence. Des jaugeages supplémentaires seront nécessaires afin d’améliorer la qualité de cette relation. Figure 29. Jaugeages effectués sur la Manandriana et courbe de tarage préliminaire DÉBIT HAUTEUR DATE MESURÉ D’EAU [M] [M³/S] 25/10/2015 0.27 4.21 5/02/2016 0.585 12.68 29/06/2016 0.6 12.00 22/09/2016 0.34 8.66 22/09/2016 0.34 8.64 22/09/2016 0.34 8.50 22/09/2016 0.342 8.76 22/09/2016 0.345 8.34 23/09/2016 0.335 8.26 23/09/2016 0.34 8.62 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 32 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3.4.2 Analyse hydrologique préliminaire Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire présentée à la Figure 29 sont présentés ci- dessous. La met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque que les pics de crue sont généralement élevés, mais ont une durée très limitée dans le temps (quelques dizaines de minutes). En effet, ces derniers ont un impact limité sur la moyenne journalière. Figure 30 montre l’évolution des débits moyens journaliers durant l’année hydrologique 2015-2016. Comme mentionné au paragraphe précédent, ces valeurs de débit sont à considérer avec prudence étant donné la qualité réduite de la courbe de tarage préliminaire. On observe que l’hiver 2015-2016 est caractérisé par une absence de crue durant la fin du mois de janvier 2016 et la première partie du mois de février 2016 alors que cette période est en général la plus humide. La saison d’étiage a débuté tardivement, aux alentours de la moitié du mois de juillet bien que la fréquence des crues ait fortement diminué depuis la fin du mois de mars. Le graphique de la Figure 30 met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque que les pics de crue sont généralement élevés, mais ont une durée très limitée dans le temps (quelques dizaines de minutes). En effet, ces derniers ont un impact limité sur la moyenne journalière. Figure 30. Débits journaliers moyens calculés sur la Manandriana (2015-2016) Extrapolation de la courbe de tarage Interpolation de la courbe de tarage L’hydrogramme mensuel est présenté à la Figure 31. Il représente les moyennes mensuelles des débits journaliers présentés à la Figure 30 et dans le Tableau 4. On y observe que les pics journaliers les plus importants se sont produits durant le mois de décembre et que la Manandriana présente un débit soutenu tout au long de l’année. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 33 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 31. Hydrogramme mensuel de la Manandriana (2015-2016) Tableau 5. Débits journaliers moyens calculés sur la Manandriana (2015-2016) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 34 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank La courbe des débits classés est calculée pour l’année hydrologique 2015-2016 et représente la distribution statistique des débits observés durant cette année hydrologique. On observe que le la Manadriana est caractérisée par un débit médian (Q50%) de 12.6 m³/s et un débit garanti à 95% (soit 347 jours par an) de 6.6 m³/s. Comme mentionné au paragraphe précédent, ces valeurs de débit sont à considérer avec prudence étant donné la qualité réduite de la courbe de tarage préliminaire. Des jaugeages supplémentaires seront nécessaires afin d’améliorer la qualité de cette relation. Figure 32. Courbe des débits classés (année hydrologique 2015-2016) PROBABILITÉ DÉBIT DE DÉBIT SPÉCIFIQUE DÉPASSEMENT [M³/S] [L.S-1.KM-2] [%] Q 95% 6.6 26.27 Q 90% 7.0 28.06 Q 80% 5.5 34.01 Q 70% 9.6 38.51 Q 60% 11.6 46.48 Q 50% 12.6 50.23 Q 40% 13.5 53.97 Q 30% 14.6 58.21 Q 20% 15.9 63.48 Q 10% 18.1 72.42 3.5 LA SANDRATSIONA À AMBATOHARANANA 3.5.1 Courbe de tarage préliminaire Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 10 jaugeages réalisés à l’ADCP dont les détails sont présentés dans la Figure 33 ci-dessous. Ces jaugeages couvrent une gamme de débit mesurés entre 34.01m³/s et 97.44 m³/s et ont été réalisés pour la plupart dans de bonnes conditions. La courbe de tarage préliminaire couvre une bonne gamme de hauteur d’eau mais devra être complétée afin de d’en améliorer la qualité et réduire la variabilité observée. Figure 33. Jaugeages effectués sur la Sandratsiona et courbe de tarage préliminaire DÉBIT HAUTEUR DATE MESURÉ D’EAU [M] [M³/S] 23/10/2015 0.19 42.06 2/12/2015 0.05 34.01 29/01/2016 0.71 83.21 30/01/2016 0.91 97.44 23/06/2016 0.65 63.23 13/09/2016 0.37 60.47 13/09/2016 0.37 61.49 14/09/2016 0.39 62.36 14/09/2016 0.40 66.40 14/09/2016 0.42 65.76 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 35 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3.5.2 Analyse hydrologique préliminaire Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire présentée à la Figure 33 sont présentés ci- dessous. La Figure 34 montre l’évolution des débits moyens journaliers durant l’année hydrologique 2015-2016. On observe que l’hiver 2015-2016 est caractérisé par une période très sèche durant les mois de novembre et décembre. Le début de la saison des pluies est bien marqué fin décembre avec des crues importantes durant le mois de janvier et la première moitié de février. Ensuite, les crues sont moins importantes en intensité et leur fréquence diminue. Le graphique de la Figure 34 met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque que les pics de crue sont généralement élevés et contrairement aux sites précédents, ont une durée significative et ont par conséquent un impact important sur la moyenne journalière. Ceci est entre-autre dû à la taille du bassin versant qui est nettement plus importante que les autres bassins versant étudiés dans les sections précédentes. Figure 34. Débits journaliers moyens calculés sur la Sandratsiona (2015-2016) Extrapolation de la courbe de tarage Interpolation de la courbe de tarage Extrapolation de la courbe de tarage L’hydrogramme mensuel est présenté à la Figure 35. Il représente les moyennes mensuelles des débits journaliers présentés à la Figure 34 et dans le Tableau 6. On y observe que les pics journaliers les plus importants se sont produits durant le mois de janvier et que la Sandratsiona présente un débit soutenu tout au long de l’année. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 36 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 35. Hydrogramme mensuel de la Sandratsiona (2015-2016) Tableau 6. Débits journaliers moyens calculés sur la Sandratsiona (2015-2016) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 37 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank La courbe des débits classés est calculée pour l’année hydrologique 2015-2016 et représente la distribution statistique des débits observés durant cette année hydrologique. On observe que le la Sandratsiona est caractérisée par un débit médian (Q50%) de 66.4.0 m³/s et un débit garanti à 95% (soit 347 jours par an) de 36.9 m³/s. Figure 36. Courbe des débits classés (année hydrologique 2015-2016) PROBABILITÉ DÉBIT DE DÉBIT SPÉCIFIQUE DÉPASSEMENT [M³/S] [L.S-1.KM-2] [%] Q 95% 36.9 15.44 Q 90% 40.2 16.82 Q 80% 51.8 21.67 Q 70% 58.0 24.29 Q 60% 62.8 26.27 Q 50% 66.4 27.79 Q 40% 70.0 29.30 Q 30% 74.9 31.37 Q 20% 82.8 34.66 Q 10% 94.0 39.34 3.6 LA MARIMBONA À FOTSIALANANA 3.6.1 Remarque préliminaire La station de suivi hydrologique sur la Marimbona a rencontré plusieurs difficultés qui ne nous ont pas permis d’obtenir des mesures durant une année hydrologique complète. En effet, malgré les dispositions prises afin de minimiser les risques de perte de données (voir chapitre précédent et conclusions ci-après), ce site a fait l’objet de plusieurs actes de vandalismes avec perte totale des équipements à deux reprises ainsi que de la difficulté de trouver un observateur sérieux et fiable qui ne nous a pas permis d’obtenir des mesures fiables au-delà du mois de juin 2016. Etant donné toutes les difficultés rencontrées sur ce site, nous recommandons d’ailleurs de ne pas poursuivre les mesures sur ce site. 3.6.2 Courbe de tarage préliminaire Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 10 jaugeages réalisés à l’ADCP dont les détails sont présentés dans la Figure 37 ci-dessous. Ces jaugeages couvrent une gamme de débit mesurés entre 34.54m³/s et 94.98m³/s et ont été réalisés pour la plupart dans de bonnes conditions. La courbe de tarage préliminaire couvre une bonne gamme de hauteur d’eau mais devra être complétée afin de d’en améliorer la qualité et réduire la variabilité observée, particulièrement pour les débits importants. Les débits de crues supérieurs à 95m³/s ont été calculés sur base d’une extrapolation de la courbe de tarage préliminaires. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 38 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 37. Jaugeages effectués sur la Marimbona et courbe de tarage préliminaire DÉBIT HAUTEUR DATE MESURÉ D’EAU [M] [M³/S] 21/10/2015 0.61 51.238 21/10/2015 0.50 49.631 6/12/2015 0.15 34.543 31/01/2016 1.10 87.033 31/01/2016 1.11 79.373 10/03/2016 1.04 91.34 22/06/2016 1.00 94.98 11/09/2016 0.72 66.53 11/09/2016 0.72 67.6 12/09/2016 0.71 65.14 3.6.3 Analyse hydrologique préliminaire Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire présentée à la Figure 37Figure 33 sont présentés ci-dessous. La Figure 38 montre l’évolution des débits moyens journaliers durant l’année hydrologique 2015- 2016. On observe que l’hiver 2015-2016 est caractérisé par une période très sèche durant les mois de novembre et décembre (étiage prolongé et début tardif de la saison des pluies). Le début de la saison des pluies est bien marqué début janvier avec des crues importantes durant le mois de janvier et la première moitié de février. Ensuite, les crues sont moins importantes en intensité et leur fréquence diminue. Le graphique de la Figure 38 met également en évidence les débits maximum et minimum journaliers mesurés. On remarque que les pics de crue sont généralement élevés et contrairement aux sites précédents, ont une durée significative et ont par conséquent un impact important sur la moyenne journalière. Ceci est entre-autre dû à la taille du bassin versant qui est nettement plus importante que les autres bassins versant étudiés dans les sections précédentes (situation identique au bassin versant de la Sandratsiona). Les résultats obtenus sur la période de mesure sont présentés dans les figures suivantes mais l’analyse ne peut être faite sur l’ensemble de l’année hydrologique pour les raisons expliquée à la section 3.6.1. Pour ces mêmes raisons, une courbe des débits classés n’a pas pu être déterminée pour ce site. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 39 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 38. Débits journaliers moyens calculés sur la Marimbona (2015-2016) Extrapolation de la courbe de tarage Interpolation de la courbe de tarage Extrapolation de la courbe de tarage Figure 39. Hydrogramme mensuel de la Marimbona (2015-2016) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 40 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Tableau 7. Débits journaliers moyens calculés sur la Marimbona (2015-2016) 3.7 COMMENTAIRES SUR L’ANNÉE HYDROLOGIQUE 2015-2016 El Niño est un phénomène climatique naturel caractérisé par le réchauffement des températures de surface de la mer dans les régions centrales et orientales le long de la ligne équatoriale de l’Océan Pacifique. En moyenne, il se produit tous les 2 à 7 ans et peut durer jusqu’à 18 mois. El Niño a des conséquences importantes sur l’environnement et le climat à l’échelle globale. Dans certaines régions, cela peut mener à une diminution des précipitations et à la sécheresse, alors que d’autres régions sont sujettes à d’intenses précipitations et à des inondations. Les climatologues ont annoncé que l’évènement El Niño 2015-2016 pourrait être le plus sévère jamais enregistré. A Madagascar, une extrême sécheresse a frappé le Sud du pays impactant directement l’agriculture et l’accès à l’eau ce qui a entrainé de sévères problèmes sur la santé humaine et la nutrition. Quatre districts du sud du pays ont enregistré des précipitations inférieures à la moyenne qui se produit, statistiquement, tous les 20 ans avant avril 2016 et les précipitations enregistrées depuis avril 2016 dans deux districts sont arrivées trop tard pour la récolte de juin. Le Nord du pays a quant à lui été touché par des précipitations extrêmes causant de nombreuses inondations. La carte ci-dessous (Figure 1) illustre les différences de précipitations qui sont tombées entre octobre 2015 et février 2016 par rapport à la moyenne établie sur la période 1982-2011. On observe que les bassins versants étudiés dans le cadre de cette campagne de suivi hydrologique se situent tous dans la zone ou les déficits de précipitations sont plus ou moins sévères. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 41 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Figure 40. October 2015 – February 2016 rainfall anomaly (% of the 1982-2011 average) for Southern Africa. Source: FEWS NET/USGS Références: 1. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) : http://www.fao.org/emergencies/crisis/elnino-lanina/intro/en/ 2. Unicef : http://reliefweb.int/sites/reliefweb.int/files/resources/UNICEF%20Madagascar%20Humanitarian%20SitR ep%20-%20Sep%202016.pdf 3. Famine Early Warming Systems Network (FEWS NET) : http://www.fews.net/southern-africa/special- report/march-2016 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 42 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 3.7.1 Sur la route vers Ambohimanga du Sud Conclusions et Recommendations SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 43 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 4 Conclusions et recommandations Six stations hydrométriques ont été installées avec succès sur les six rivières sélectionnées à Madagascar. Ces installations ont permis le suivi des hauteurs d’eau ainsi que l’établissement des courbes de tarage préliminaires. Les enregistrements couvrent une année hydrologique complète (sauf pour la rivière Marimbona), d’octobre 2015 à octobre 2016, qui semble être particulièrement déficitaire cette année. Il est par conséquent important de poursuivre le suivi hydrologique de ces rivières afin de pouvoir mieux caractériser la dynamique hydrologique de ces cours d’eau durant les années normales et plus humides. En effet, seuls de longs historiques de mesures hydrologiques (au-delà de 20 années de mesure) sont pertinents pour le dimensionnement de projets d’infrastructures tels que des aménagements hydroélectriques. Tel que mis en évidence dans ce rapport, les courbes de tarage établies dans le cadre de cette étude ne sont que des résultats préliminaires dont la qualité varie d’un site à l’autre. Une courbe de tarage est par définition dynamique et peut évoluer avec le temps en raison de modifications de la géométrie de la rivière (surcreusement par exemple). L’établissement de ces courbes s’étend sur plusieurs années afin d’obtenir une bonne compréhension des sites de mesure d’un point de vue hydrologique et hydraulique. Il est par conséquent fortement recommandé que le jaugeage des rivières continue au-delà de la durée de cette étude afin de confirmer les résultats préliminaires présentés dans ce rapport et de réduire les incertitudes inhérentes à une seule année de mesure. Sur base d’une campagne de suivi hydrologique d’une durée de 12 mois sur six rivières, les principaux défis auxquels nous avons dû faire face sont résumés dans le tableau ci-dessous. Les réponses à ces défis, mises en place par SHER Ingénieurs-Conseils, sont également présentées. DÉFIS RÉPONSES 1) Renforcement des capacités des institutions malgaches (voir section 2.5 de ce rapport):  Formations spécifiques tel que décrites dans le chapitre précédent;  Formation continue sur le terrain au travers de la participation active de la Direction de la Météo durant toutes les phases de la campagne de suivi hydrologique : pré-installation, installation, maintenances et jaugeages ;  Préparation de procédures détaillées pour les opérations de maintenance et de jaugeage. Durabilité du suivi hydrologique au- 2) Localisation des stations de mesure choisies afin de prendre en compte le delà de la durée de l’étude ESMAP meilleur compromis entre représentativité des conditions hydrologiques au site hydroélectrique potentiel d’intérêt et un accès raisonnable afin d’assurer la maintenance et les jaugeages de la rivière. En effet, l’accès à de nombreuses zones de Madagascar peut être extrêmement difficile en raison du mauvais état du réseau routier secondaire et des pistes). Cette situation est exacerbée durant la saison des pluies (été). 3) Installation de technologies de mesures éprouvées pour le suivi hydrologique et fourniture du matériel par un des leaders dans le domaine de la mesure hydrologique (OTT). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 44 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 1) Sensibilisation des riverains et des autorités locales; 2) Présence d’un gardien et d’un observateur (choisis parmi les riverains) afin d’assurer une présence journalière auprès des installations ; 3) Visites régulières des sites par l’équipe du projet; 4) Construction de protections dissuasives (clôtures, abris) afin de minimiser le risque de vandalisme ; 5) Disponibilité d’équipements de réserve au bureau de projet à Antananarivo afin de pouvoir procéder à une intervention/réinstallation rapide d’un site qui aurait subi des dommages ; 6) Présence permanente à Madagascar d’une partie de l’équipe de projet (Artelia Madagascar) qui permet le cas échéant de mobiliser très rapidement une équipe. Malgré toutes les mesures préventives susmentionnées, des actes de vandalisme se sont produits sur trois sites de mesure : Marimbona en (novembre 2015 et mai 2016), Sahatandra (mars 2016) et Sandratsiona (mai 2016). Malgré l’absence de couverture de réseau mobile aux sites de mesure, l’équipe de projet a néanmoins été informée très rapidement par les observateurs et gardiens. L’équipe de projet a dès lors été mobilisée très rapidement afin d’établir un procès-verbal avec les autorités locales (gendarmerie) et évaluer les moyens nécessaires afin de remettre le site en état le plus rapidement possible. Risque de vandalisme et/ou de problème technique tel que la De plus, la mesure préventive de disposer de mesures écrites du niveau d’eau détérioration des équipements au travers des lectures des échelles limnimétriques par les observateurs a pu après une crue ou un cyclone. limiter la perte de données aux sites vandalisés. Abris de protection du boitier du datalogger et de ses instruments 7) Un choix de technologies adaptées au contexte local et risques locaux : au cours de la campagne de suivi hydrologique, la décision a été prise de manière conjointe entre le Consultant, la Banque Mondiale et le Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures de ne conserver que 4 stations de mesure automatiques et de poursuivre avec des mesures journalières par observateurs sur les deux autres stations. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 45 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank L’établissement des courbes de 1) Excellente logistique à Madagascar en raison de notre présence locale tarage est compliqué pour les (Artelia Madagascar) qui nous permet de mobiliser rapidement une partie raisons suivantes: de l’équipe de projet ; 2) Visites fréquentes de chaque site avec plusieurs jours passés sur place en - Réponse hydrologique rapide espérant des changements de météo avec des changements rapides du des bassins versants en niveau d’eau dans la rivière ; raison des fortes pentes de 3) Jaugeages effectués à l’ADCP dans le but de réduire le temps des ces derniers et des fortes mesures et augmenter la possibilité de répéter les mesures pour plus de intensités de pluie ; confiance dans ces dernières. - Large couverture géographique de l’étude avec un réseau routier en très mauvais état : l’accès aux sites de mesures est au minimum entre 1 et 2 jours par site à partir d’Antananarivo. Il faut approximativement 12 jours (sans aléa) pour faire une tournée des six sites. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 46 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank 5 Annexes 5.1 ANNEXE 1: LISTE DES PARTICIPANTS À LA FORMATION THÉORIQUE ET PRATIQUE DU JANVIER 2016 5.2 ANNEXE 2 : ETAT DES LIEUX FINAUX DES STATIONS DE MESURE HYDROLOGIQUE SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Février 2017 Page 47