Small Hydro Resource Mapping in Madagascar PREFEASIBILITY STUDY: FANOVANA [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. The material in this work is subject to copyright. Because The World Bank encourages dissemination of its knowledge, this work may be reproduced, in whole or in part, for non-commercial purposes as long as full attribution to this work is given. Any queries on rights and licenses, including subsidiary rights, should be addressed to World Bank Publications, The World Bank Group, 1818 H Street NW, Washington, DC 20433, USA; fax: +1-202-522-2625; e-mail: pubrights@worldbank.org. Furthermore, the ESMAP Program Manager would appreciate receiving a copy of the publication that uses this publication for its source sent in care of the address above, or to esmap@worldbank.org. Phase 2 – Ground Based Data Collection ÉTUDE DE PRÉFAISABILITÉ DU PROJET D’AMÉNAGEMENT HYDROÉLECTRIQUE DU SITE DE FANOVANA Renewable Energy Resource Mapping: Small Hydro – Madagascar [P145350] Avril 2017 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 Étude de préfaisabilité du site Gérard CHASSARD Pierre SMITS 2016 hydroélectrique de Fanovana (G407) - Quentin GOOR (version française, draft) Vincent DENIS Alice VANDENBUSSCHE Jean René RATSIMBAZAFY Sandy RALAMBOMANANA Flore RABENJARISON Haja RAKOTONANAHARY 1 Avril 2017 Étude de préfaisabilité du site Quentin GOOR Pierre SMITS hydroélectrique de Fanovana (G407) - (version française, finale) SHER INGÉNIEURS-CONSEILS S.A. IS ISO 9001 CERTIFIED Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana ABRÉVIATIONS ET ACRONYMES ADER Agence de Développement de l’Electrification Rurale AO Appel d’Offre APD Avant-Projet Détaillé APS Avant-Projet Sommaire DGE Direction de l’Energie DGM Direction Générale de la Météorologie ENR ENergie Renouvelable ESMAP Energy Sector Management Assistance Program EU European Union FTM FOIBEN-TAOSARINTANIN'I MADAGASIKARA GRDC Global Runoff Data Centre GWh Giga Watt heure, Milliards de kWh ou Millions de MW INSTAT Institut National de la Statistique IPP’s Independent Power Producer’s IRENA International Renewable Energy Agency JIRAMA Jiro sy Rano Malagasy (Société d'électricité et d'eau de Madagascar) kW kilo Watt kWh kilo Watt heure LCOE Levelized Cost Of Electricity MEH Ministère de l’Energie et des Hydrocarbures MNS Modèle numérique de surface MW Mega Watt MWh Mega Watt heure ORE Office de Régulation de l’Electricité ORSTOM Office de la recherche scientifique et technique outre-mer PIC Projet Pôles Intégrés de Croissance PPP Partenariat Public Privé SAPM Système des Aires Protégées de Madagascar SE Système Electrique SIG Système d’Information Géographique SNAT Stratégie Nationale d’Aménagement du Territoire TWh Tera Watt heure WB World Bank SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 5 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES.................................................................................................................................. 6 TABLE DES FIGURES.................................................................................................................................... 9 TABLE DES TABLEAUX ............................................................................................................................... 11 1 RÉSUMÉ .......................................................................................................................................... 12 2 INTRODUCTION ................................................................................................................................. 13 2.1 Contexte général du programme ESMAP ............................................................................................ 13 2.2 Objectifs, résultats et activités de l'étude ............................................................................................. 13 2.3 Objectifs et limites du rapport............................................................................................................... 14 3 CONTEXTE DE L’AMÉNAGEMENT DE FANOVANA (G407)........................................................................ 15 3.1 Localisation de la zone d’étude ............................................................................................................ 15 3.2 Accès ................................................................................................................................................... 15 3.3 Description générale du site................................................................................................................. 18 3.4 Etudes précédentes ............................................................................................................................. 19 4 TOPOGRAPHIE ET CARTOGRAPHIE ...................................................................................................... 20 4.1 Cartographie existante ......................................................................................................................... 20 4.1.1 Cartes topographiques ..................................................................................................................................... 20 4.1.2 Cartes thématiques .......................................................................................................................................... 20 4.1.3 Modèle numérique de surface .......................................................................................................................... 21 4.2 Cartographie réalisée dans le cadre de cette étude ............................................................................ 21 4.2.1 Digitalisation et géo-référencement.................................................................................................................. 21 4.2.2 Investigations topographiques complémentaires ............................................................................................. 21 5 ETUDE HYDROLOGIQUE ..................................................................................................................... 23 5.1 Objectifs et limites de l’étude hydrologique .......................................................................................... 23 5.2 Description de la zone d’étude ............................................................................................................. 23 5.2.1 Caractéristiques physiques .............................................................................................................................. 23 5.2.2 Occupation du sol et aires protégées ............................................................................................................... 25 5.2.3 Climat ............................................................................................................................................................... 29 5.3 Base de données hydrométéorologiques............................................................................................. 30 5.3.1 Données pluviométriques et météorologiques ................................................................................................. 30 5.3.2 Données hydrologiques.................................................................................................................................... 30 5.4 Etude de la pluviométrie et des débits ................................................................................................. 33 5.4.1 Pluviométrie mensuelle et annuelle.................................................................................................................. 33 5.4.2 Débits mensuels ............................................................................................................................................... 33 5.4.3 Analyse des débits journaliers.......................................................................................................................... 37 5.5 Etude des crues ................................................................................................................................... 40 5.5.1 Introduction....................................................................................................................................................... 40 5.5.2 Approche méthodologique ............................................................................................................................... 40 5.5.3 Estimation des précipitations journalières ........................................................................................................ 41 5.5.4 Estimation des crues ........................................................................................................................................ 43 5.6 Etude de l’aléa d’érosion dans le bassin versant de la Sahatandra ..................................................... 43 5.6.1 Objectifs ........................................................................................................................................................... 43 5.6.2 Approche méthodologique ............................................................................................................................... 43 5.6.3 Analyse de l’érosion potentielle et effective ..................................................................................................... 44 5.7 Résumé des paramètres hydrologiques du site ................................................................................... 48 5.8 Références........................................................................................................................................... 48 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 6 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 6 GÉOLOGIE ET GÉOTECHNIQUE ........................................................................................................... 50 6.1 Introduction .......................................................................................................................................... 50 6.2 Carte géologique de référence............................................................................................................. 50 6.3 Contexte géologique local .................................................................................................................... 50 6.3.1 Cadre pétrographique ...................................................................................................................................... 51 6.3.2 Cadre structural et tectonique .......................................................................................................................... 52 6.4 Observation sur les emplacements envisageables du seuil................................................................. 54 6.4.1 Axe A ................................................................................................................................................................ 54 6.4.2 Axe B ................................................................................................................................................................ 56 6.5 Matériaux de construction .................................................................................................................... 56 6.6 Séismicité............................................................................................................................................. 56 6.7 Conclusions et recommandations pour analyses complémentaires .................................................... 58 6.7.1 Conclusion........................................................................................................................................................ 58 6.7.2 Investigations complémentaires ....................................................................................................................... 58 6.8 Références........................................................................................................................................... 58 7 IMPACT ENVIRONMENTAL ET SOCIAL ................................................................................................... 59 7.1 Description du milieu biophysique........................................................................................................ 59 7.1.1 Relief ................................................................................................................................................................ 59 7.1.2 Végétation ........................................................................................................................................................ 59 7.1.3 Observations .................................................................................................................................................... 61 7.1.4 Sensibilités ....................................................................................................................................................... 61 7.2 Description du milieu socio-économique.............................................................................................. 62 7.2.1 Localité ............................................................................................................................................................. 62 7.2.2 Activités ............................................................................................................................................................ 63 7.2.3 Autres ............................................................................................................................................................... 64 7.3 Politiques de sauvegarde de la Banque Mondiale applicables ............................................................ 64 7.4 Recommandations pour la suite des études ........................................................................................ 64 7.5 Références........................................................................................................................................... 65 8 DESCRIPTION DE L’AMÉNAGEMENT PROPOSÉ ET CONCEPTION .............................................................. 66 8.1 Description de l’aménagement............................................................................................................. 66 8.1.1 Seuil, prise, chemin d’eau et centrale hydroélectrique ..................................................................................... 66 8.1.2 Type d’aménagement....................................................................................................................................... 68 8.1.3 Débit d’équipement .......................................................................................................................................... 68 8.1.4 Crues de projet ................................................................................................................................................. 68 8.2 Conception des ouvrages .................................................................................................................... 70 8.2.1 Type de seuil et caractéristiques ...................................................................................................................... 70 8.2.2 Dérivation temporaire ....................................................................................................................................... 72 8.2.3 Ouvrages de vidange ....................................................................................................................................... 72 8.2.4 Chemin d’eau ................................................................................................................................................... 73 8.2.5 Equipements électromécaniques ..................................................................................................................... 75 8.2.6 Performances énergétiques de l’aménagement............................................................................................... 81 8.2.7 Centrale hydroélectrique .................................................................................................................................. 83 8.2.8 Lignes de transmission et poste ....................................................................................................................... 85 8.2.9 Accès................................................................................................................................................................ 85 8.2.10 Infrastructures temporaires durant la période de construction .................................................................... 86 8.2.11 Camp permanent ......................................................................................................................................... 86 8.3 Tableau résumé des caractéristiques du projet ................................................................................... 87 9 ESTIMATION DES QUANTITÉS ET COÛTS .............................................................................................. 88 9.1 Hypothèses .......................................................................................................................................... 88 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 7 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 9.1.1 Prix unitaires..................................................................................................................................................... 88 9.1.2 Armatures et bétons ......................................................................................................................................... 89 9.1.3 Coûts indirects.................................................................................................................................................. 89 9.1.4 Installation de chantier ..................................................................................................................................... 89 9.1.5 Etudes d’impact environnemental et social ...................................................................................................... 89 9.2 Estimation des quantités et coûts ........................................................................................................ 90 9.3 Coûts totaux (CAPEX) ......................................................................................................................... 92 10 ANALYSE ÉCONOMIQUE ..................................................................................................................... 93 10.1 Approche méthodologique ................................................................................................................... 93 10.2 Hypothèses et données ....................................................................................................................... 94 10.2.1 Hypothèses de la modélisation économique ............................................................................................... 94 10.3 Analyse économique et conclusions .................................................................................................... 94 11 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS ............................................................................................... 96 12 ANNEXES ......................................................................................................................................... 97 12.1 Annexe 1 : Dossier photo de la section géologie ................................................................................. 97 12.2 Annexe 2 : Schéma d’aménagement proposé ................................................................................... 108 12.3 Annexe 3 : Données hydrologiques - station de Rogez sur la Vohitra ............................................... 109 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 8 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana TABLE DES FIGURES Figure 1. Localisation de la zone d'étude ................................................................................................................................... 16 Figure 2. Accès au site de Fanovana (G407) à partir de la RN2 (carte routière) ....................................................................... 17 Figure 3. Accès au site de Fanovana (G407) à partir de la RN2 (détail sur carte topographique 1:50000) .............................. 17 Figure 4. Vue d'ensemble de la chute (Image Landsat, Google Earth).................................................................................... 18 Figure 5. Vue de la chute depuis l'aval..................................................................................................................................... 18 Figure 6. Vue du site de prise (rive droite) ............................................................................................................................... 18 Figure 7. Vue de la zone de restitution ..................................................................................................................................... 19 Figure 8. Vue amont de la chute principale .............................................................................................................................. 19 Figure 9. Avion et nacelle contenant les capteurs pour le levé topographique aérien ............................................................... 21 Figure 10. Ortho-photographie du site de Fanovana et courbes de niveau (équidistance de 5m) ............................................. 22 Figure 11. Bassin versant de la Sahatandra et Modèle Numérique de Surface ......................................................................... 24 Figure 12. Courbe hypsométrique du bassin versant de la Sahatandra .................................................................................. 25 Figure 13. Occupation du sol dans le bassin versant de la Sahatandra .................................................................................... 27 Figure 14. Aires protégées (SAPM) dans le bassin versant ....................................................................................................... 28 Figure 15. Diagramme climatique de la station d’Andasibe ........................................................................................................ 29 Figure 16. Courbe de température à la station d’Andasibe ........................................................................................................ 30 Figure 17. Localisation des stations hydrométéorologiques ....................................................................................................... 32 Figure 18. Variabilité spatiale de la pluviométrie annuelle sur le bassin versant ........................................................................ 34 Figure 19. Hydrogramme de la Sahatandra à Fanovana (résultat de l’extrapolation spatiale) .................................................. 35 Figure 20. Courbe des débits classés de la Sahatandra à Fanovana ........................................................................................ 36 Figure 21. Série temporelle des débits mensuels moyens de la Sahatandra à Fanovana ........................................................ 36 Figure 22. Série temporelle des débits annuels moyens de la Sahatandra à Fanovana ........................................................... 37 Figure 23. Débits journaliers moyens calculés sur la Sahatandra à la station ESMAP (2015-2016) ......................................... 38 Figure 24. Hydrogramme mensuel de la Sahatandra à la station ESMAP (2015-2016) ............................................................ 38 Figure 25. Comparaison des courbes de débits classés (mesures (2015-2016) vs transposition de la station de Rogez (1952- 2000)) ....................................................................................................................................................................................... 39 Figure 26. Octobre 2015 - Février 2016: Anomalie pluviométrique (% de la moyenne 1982-2011) ........................................... 40 Figure 27. Localisation des stations pluviométriques et polygones de Thiessen ..................................................................... 42 Figure 28. Cartographie de l’érosion potentielle ....................................................................................................................... 45 Figure 29. Cartographie de l’aléa relatif d’érosion potentielle .................................................................................................. 46 Figure 30. Cartographie de l’érosion effective .......................................................................................................................... 47 Figure 31. Cartographie des zones investiguées ..................................................................................................................... 50 Figure 32. Passages de failles et cassures les plus remarquables dans le secteur ................................................................ 53 Figure 33. Accélération horizontale due à la sismique (source : GSHAP) ................................................................................. 57 Figure 34. Photos représentatives de la végétation au droit du site de Fanovana ..................................................................... 60 Figure 35. Occupation du sol dans la zone du site G 407 .......................................................................................................... 61 Figure 36. Photos illustrant le tissu socio-économique à proximité du site de Fanovana .......................................................... 63 Figure 37. Localisation des ouvrages de prise et de restitution ................................................................................................. 66 Figure 38. Schéma d’aménagement proposé ............................................................................................................................ 67 Figure 39. Courbe des débits classés de la Sahatandra à Fanovana ........................................................................................ 68 Figure 40. Capacité de l’évacuateur de crue .............................................................................................................................. 71 Figure 41. Coupe type d’un déversoir à profil de type Creager ............................................................................................................. 72 Figure 42. Courbes des débits classés turbinables de la Sahatandra sur le site de Fananova .................................................................. 76 Figure 43. Exemple de deux turbines Francis à axe vertical ................................................................................................................ 79 Figure 44. Rendement type d'une turbine Francis développée en laboratoire......................................................................................... 82 Figure 45. Courbe- type de rendement de l'alternateur ....................................................................................................................... 82 Figure 46. Productible mensuel moyen (période 1953-2000) .............................................................................................................. 83 Figure 47. Zone de restitution à recalibrer......................................................................................................................................... 85 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 9 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 48. Accès à réhabiliter et à créer pour le site de Fanovana (G407) (sur fond Google Earth) ......................................... 86 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 10 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana TABLE DES TABLEAUX Tableau 1. Caractéristiques principales du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana ................................. 12 Tableau 2. Données administratives .......................................................................................................................................... 15 Tableau 3. Cartes thématiques récoltées ................................................................................................................................... 20 Tableau 4. Caractéristiques physiques et morphologiques du bassin versant ........................................................................ 23 Tableau 5. Occupation du sol du bassin versant ........................................................................................................................ 25 Tableau 6. Courbe des débits classés de la Sahatandra à Fanovana ....................................................................................... 35 Tableau 7. Crues décennales et centennales .......................................................................................................................... 43 Tableau 8. Paramètres hydrologiques de l’aménagement hydroélectrique de Fanovana ......................................................... 48 Tableau 9. Classification des tailles d'ouvrage selon l'USACE .................................................................................................. 69 Tableau 10. Classification des risques selon l'USACE ............................................................................................................... 69 Tableau 11. Crue de dimensionnement selon l'USACE ............................................................................................................. 69 Tableau 12. Caractéristiques de l’évacuateur de crue ............................................................................................................. 72 Tableau 13. Caractéristiques des vannes de chasse ............................................................................................................... 73 Tableau 14. Caractéristiques de la prise .................................................................................................................................. 74 Tableau 15. Caractéristiques de la centrale ............................................................................................................................. 84 Tableau 16. Résumé des caractéristiques du projet ................................................................................................................... 87 Tableau 17. Liste des prix unitaires (USD 2016) ........................................................................................................................ 88 Tableau 18. Coûts indirects ........................................................................................................................................................ 89 Tableau 19. Devis estimatif des quantités relatives aux éléments de génie civil ........................................................................ 90 Tableau 20. Devis estimatif total ................................................................................................................................................. 92 Tableau 21. Hypothèses de modélisation économique .............................................................................................................. 94 Tableau 22. Coût actualisé de l'énergie (LCOE) ........................................................................................................................ 94 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 11 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 1 RÉSUMÉ Le Tableau 1 ci-dessous résume de manière synthétique les caractéristiques principales du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana sur la Sahatandra. Tableau 1. Caractéristiques principales du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana CARACTÉRISTIQUE PARAMÈTRE VALEUR UNITÉS Situation Région Alaotra-Mangoro - Rivière Sahatandra - Hydrologie Superficie du bassin versant 520.4 km² Débit médian (Q50% ) 14.1 m³/s Débit garanti (Q95% ) 6.7 m³/s Seuil et prise Fermeture du bassin versant Seuil déversant à profil Creager + vannes de - chasse (3) Type Poids béton - Hauteur moyenne 3.20 m Altitude de la crête du seuil 582.20 m Longueur de la crête 123 m Évacuateur de crue Type Seuil déversant à profil Creager - Altitude de la crête de l’évacuateur 582.20 m Crue de projet (100 ans) 1351 m³/s Niveau de crue 100 ans sur déversoir 3.0 m Chemin d’eau Prise d’eau Cote radier 580.0 m Débit d’équipement 16 m³/s Nombre de passes 5 - Canal Longueur 410 m Pente moyenne 0.05 % Chambre de mise en charge Équipée d’un déversoir de sécurité - Cote de régulation à la chambre de 581.90 m mise en charge Conduite forcée Nombre 1 - Diamètre 2.0 m Longueur 95 m Centrale Type Air libre - hydroélectrique Localisation Rive droite - Nombre de baies 3 - Cote de restitution 509.40 m Cote du radier de la centrale 510.40 m Dénivellation exploitable 72.50 m Nombre de turbines 2 - Puissance individuelle 4.615 MW Débit d’équipement unitaire 8 m³/s Puissance installée 9.230 MW Productible annuel moyen 61.78 GWh Aspects économiques Coûts totaux d’investissement (CAPEX) - hors lignes et accès 13.634 M€ existant à réhabiliter Coût actualisé de l’énergie produite (LCOE) - hors lignes et accès 0.0264 €/kWh existant à réhabiliter Coûts totaux d’investissement (CAPEX) – incl. lignes et accès 22.08 M€ existant à réhabiliter Coût actualisé de l’énergie produite (LCOE) – incl. lignes et accès 0.0418 €/kWh existant à réhabiliter SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 12 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 2 INTRODUCTION 2.1 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 géospatiales. 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 géospatiale pour 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. 2.2 OBJECTIFS, RÉSULTATS ET ACTIVITÉS 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 géographique (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 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 13 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana  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) 2.3 OBJECTIFS ET LIMITES DU RAPPORT Ce rapport est produit dans le cadre de la PHASE 2 (Ground-based data collection) de l’étude. Conformément à nos termes de références (Revised Terms of References for the Phase 2 (Activité 4) of the Project, 16 April 2015), l’étude de préfaisabilité couvre les aspects suivants :  Revue des données et informations existantes, en ce compris les données SIG ;  Visites additionnelles des deux sites sélectionnés ainsi que les centres de consommation principaux/point de connexion au réseau national, par les experts du domaine ;  Etudes topographique et géologique additionnelles, mise à jour de l’étude hydrologique et évaluation de l’impact environnemental et social afin d’atteindre le niveau d’étude de préfaisabilité.  Préparation d’une première ébauche de conception des ouvrages et des plans au niveau d’étude de préfaisabilité ; disposition schématique de la centrale hydroélectrique, du seuil ou du seuil (si applicable), chemins d’eau ainsi que des lignes de transmission jusqu’au principal centre de consommation ou point de connexion avec le réseau national ;  Préparation d’un devis estimatif des coûts incluant les coûts relatifs aux impacts environnementaux et sociaux ainsi que le coût de production de l’énergie pour une gamme de différentes capacités installées.  Analyse économique. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 14 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 3 CONTEXTE DE L’AMÉNAGEMENT DE FANOVANA (G407) 3.1 LOCALISATION DE LA ZONE D’ÉTUDE Le site de Fanovana est situé sur la rivière Sahatandra environ 16.5km en amont de la confluence avec la rivière Vohitra sur lequel se trouve l’aménagement hydroélectrique d’Andekaleka (lui-même situé à environ 7km en aval de cette confluence). Les coordonnées géographiques (WGS1984) du site du seuil sur la Sahatandra sont 18.9156°Sud et 48.5447°Est. Le bassin versant drainé par la rivière Sahatandra au niveau du site proposé pour le seuil de prise de l’aménagement hydroélectrique de Fanovana est de 520 km². La localisation du site à Madagascar est présentée à la Figure 1 et les données administratives de localisation sont détaillées dans le Tableau 2 ci- dessous. Tableau 2. Données administratives Code du site (Small Hydro Atlas) G407 Nom du site Fanovana Rivière Sahatandra Bassin versant principal Rianila Province Toamasina Région Alaotra-Mangoro District Moramanga Commune Ambatovola Village Fanovana Carte topographique de référence IGN S47 Nord (échelle 1:50,000) 3.2 ACCÈS L’accès à la gare de Fanovana est aisé à partir de la RN2. Il faut emprunter environ 4.2 km de piste en enrochement en bon état (Figure 2 et Figure 3) mais qui sera à réhabiliter partiellement (notamment par la mise en place d’un système de drainage efficace) pour la phase de construction. A partir de la gare, il faut marcher environ 2km le long de la ligne de chemin de fer pour arriver au site de prise. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 15 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 1. Localisation de la zone d'étude SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 16 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 2. Accès au site de Fanovana (G407) à partir de la RN2 (carte routière) Figure 3. Accès au site de Fanovana (G407) à partir de la RN2 (détail sur carte topographique 1:50000) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 17 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 3.3 DESCRIPTION GÉNÉRALE DU SITE La chute est nette et concentrée en un seul tenant. Il n’existe à l’heure actuelle aucun aménagement hydroélectrique ou hydro agricole au droit du site. Par contre, celui-ci est situé à proximité immédiate de la ligne de chemin de fer reliant Antananarivo à la côte Est. Figure 4. Vue d'ensemble de la chute (Image Landsat, Google Earth) Figure 5. Vue de la chute depuis l'aval Figure 6. Vue du site de prise (rive droite) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 18 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 7. Vue de la zone de restitution Figure 8. Vue amont de la chute principale 3.4 ETUDES PRÉCÉDENTES Il n’existe pas d’études existantes connues sur le site de Fanovana. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 19 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 4 TOPOGRAPHIE ET CARTOGRAPHIE 4.1 CARTOGRAPHIE EXISTANTE 4.1.1 Cartes topographiques Les cartes topographiques au 1:50,000 au format JPEG (non-géoréférencées) ont été acquises auprès de l’institut Géographique et Hydrographique de Madagascar (Foiben-Taosarintanin' i Madagasikara - FTM) afin de couvrir l’ensemble du site de l’aménagement hydroélectrique de Fanovana. La carte topographique au 1:100,000 a également été acquise au format JPEG (non-géoréférencées) auprès du FTM. La carte topographique au 1:50,000 d’intérêt est la feuille S47 Nord – Perinet 1 :50,000, 1963. Les courbes de niveau sont équidistantes de 25m. L’ensemble de ces cartes a été géo-référencé, tel que décrit à la section 4.2. 4.1.2 Cartes thématiques Les cartes thématiques ainsi que leurs caractéristiques principales, source et format sont repris dans le Tableau 3 ci-dessous. Tableau 3. Cartes thématiques récoltées THÉMATIQUE FORMAT CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES SOURCES Institut Géographique et Hydrographique de Pays / Provinces / Régions / Limites administratives Vectoriel Madagascar (FTM) Districts / Communes FTM BD500, FTM BD200 Villes principales Vectoriel 32 cites and towns Open Street Map, 2014 Schéma National d’Aménagement du Territoire Occupation du sol Vectoriel 11 classes d’occupation du sol (SNAT) Atlas numérique du système des aires SAPM / sites prioritaires / sites Zones protégées Vectoriel protégées de Madagascar (SAPM) potentiels http://atlas.rebioma.net/ Schéma National d’Aménagement du Territoire Matriciel 1:1,000,000 (SNAT) Géologie Digitalisation des planches au Vectoriel Service Géologique 1969 1 :500,000 Carte des sols Matriciel 1:1,000,000 ISRIC-WISE, 2006 Schéma National d’Aménagement du Territoire Matriciel 1:1,000,000 (SNAT) Pédologie Matriciel 1:10,000,000 Schéma National d’Aménagement du Territoire Géomorphologie Matriciel 1:1,000,000 (SNAT) Bureau Du Cadastre Miniers de Madagascar Concessions minières Vectoriel - (BCMM) Matriciel Image Landsat 1999 Google Earth Image satellite Matriciel Image Landsat 2005 Google Earth GRDC, Direction Générale de la Météorologie Stations de mesure de débit Vectoriel Localisation des stations de Madagascar, ouvrage « Fleuves et Rivières de Madagascar, 1992 » Moyenne mensuelle des WorldClim, v1.4 précipitations et des Matriciel résolution spatiale ~ 1km http://www.worldclim.org/ températures Routes nationales, routes FTM Routes Vectoriel principales et pistes BD500, FTM BD200 Réseaux interconnectés Reconstitué à partir de plusieurs Vectoriel JIRAMA, ORE, SHER (RI) fichiers et sources différentes SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 20 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 4.1.3 Modèle numérique de surface Le modèle numérique de surface (MNS) utilisé dans le cadre de l’étude hydrologique est basé sur le « Shuttle Radar Topography Mission » (SRTM, version 1 arc-seconde). Ces données ont été acquises en Février 2000 par l’Agence Spatiale Américaine (NASA) au travers de mesures radar réalisées à partir de la navette spatiale Endeavor. Ces données disposent d’une résolution spatiale de 1 arc-seconde (environ 30m à l’équateur). Le MNS de la zone d’étude est illustré à la Figure 11 du chapitre décrivant l’étude hydrologique. 4.2 CARTOGRAPHIE RÉALISÉE DANS LE CADRE DE CETTE ÉTUDE 4.2.1 Digitalisation et géo-référencement Les cartes topographiques au 1:50,000 ont été géoréférencées à l’aide du logiciel SIG Quantum GIS en utilisant les paramètres de projection cartographique suivants:  Projection Laborde Madagascar (Gauss Laborde)  Latitude of origin = 49  Longitude of origin = -21  Scale factor = 0.9995  False Easting = 800 000  False Northing = 400 000  Ellipsoïde de Hayford 1909 4.2.2 Investigations topographiques complémentaires Un levé topographique du site a été réalisé par triangulation Figure 9. Avion et nacelle contenant les d'images aériennes prises à partir d’un avion léger spécialement capteurs pour le levé topographique aérien équipé (Figure 9). Le levé topographique est caractérisé par une densité de points supérieure à 5 points/m² et une précision relative des mesures de 2%. Les résultats du levé sont d'une part un modèle numérique de surface (MNS) qui inclut la végétation mais permet néanmoins de fournir une excellente représentation du contexte topographique du site et d'autre part, une ortho-photographie du site dont la taille de pixel est comprise entre 0.20m et 0.40m. L’ortho-photographie ainsi que les courbes de niveau déduites du modèle numérique de surface sont présentées à la Figure 10. Les altitudes résultant de ce levé topographique sont relatives entre-elles et n’ont pas été rattachées au système national. Dès lors, les cotes des ouvrages mentionnées dans ce rapport ne sont pas les altitudes absolues du système national malgache. . SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 21 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 10. Ortho-photographie du site de Fanovana et courbes de niveau (équidistance de 5m) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 22 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 5 ETUDE HYDROLOGIQUE 5.1 OBJECTIFS ET LIMITES DE L’ÉTUDE HYDROLOGIQUE L’objectif de l’étude hydrologique est d’établir et de quantifier les caractéristiques climatologiques et hydrologiques de la zone d’étude afin de déterminer les paramètres et séries hydrologiques nécessaires pour réaliser le dimensionnement du projet d’aménagement hydroélectrique de Fanovana, ainsi que l’analyse économique et financière de l’étude de préfaisabilité. 5.2 DESCRIPTION DE LA ZONE D’ÉTUDE 5.2.1 Caractéristiques physiques La rivière Sahatandra prend sa source dans la réserve naturelle d’Andasibe dans la province de Taomasina, région d’Alaotra-Mangoro à une altitude supérieure à 1100m. L’altitude moyenne du bassin versant reste ensuite sensiblement stable entre 1050m et 950m (Figure 11) avant de chuter à nouveau d’approximativement 200m sur les 10% restant (en terme de superficie) du bassin versant. La rivière Sahatandra s’écoule principalement en direction de l’ouest vers l’est et se jette dans la rivière Vohitra sur lequel se trouve l’aménagement hydroélectrique d’Andekaleka (lui-même situé à environ 7km en aval de cette confluence). La Sahatandra fait partie du bassin versant du fleuve Rianila, qui se déverse dans l’Océan Indien. Tel qu’illustré à la Figure 11, le bassin versant de la Sahatandra au niveau du site proposé pour le projet hydroélectrique présente un relief marqué avec des altitudes comprises entre 676m et 1340m (938m en moyenne). Le bassin versant drainé par la rivière Sahatandra au niveau du site du seuil est de 520.4km² (délimitation réalisée sur base du MNT SRTM de résolution spatiale 1 arc-seconde, soit environ 30 m). Les principales caractéristiques physiques et morphologiques du bassin versant sont présentées dans le Tableau 4. La courbe hypsométrique du bassin versant est présentée à la Figure 12. Cette courbe exprime la fraction de la superficie d'un bassin située au-dessus d'une altitude donnée. On observe que les pentes sont importantes dans les parties amont et avale du bassin versant et que 70% du bassin versant s’écoule sur un plateau de pente plus faible. Ceci s’observe clairement aux Figure 12 et Figure 11. Tableau 4. Caractéristiques physiques et morphologiques du bassin versant PARAMÈTRE VALEUR UNITÉ Superficie 520.4 km² Altitude moyenne 983 m a.s.l. Altitude maximum 1340 Altitude maximum (quantile 5%) 1103 m a.s.l. Altitude minimum 676 Altitude minimum (quantile 95%) 815 m a.s.l. Indice des pentes 2.8 m/km Dénivelée 288 m Périmètre 216.7 km Indice de compacité (Gravelius) 2.68 - Longueur équivalente 103.3 km SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 23 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 11. Bassin versant de la Sahatandra et Modèle Numérique de Surface SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 24 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 12. Courbe hypsométrique du bassin versant de la Sahatandra 1400 1300 1200 1100 Altitude (SRTM) [m] 1000 900 800 700 600 500 400 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Surface cumulée [%] 5.2.2 Occupation du sol et aires protégées Les données du projet CCI Land Cover1 (© ESA Climate Change Initiative - Land Cover project 2016) constituent une source d’information reconnue pour l’occupation du sol au travers le monde. Il s’agit de données libres d’occupation du sol dérivées d’images satellites acquises par l’instrument MERIS de l’Agence Spatiale Européenne. L’occupation du sol intègre 5 années d’acquisition d’images satellites entre 2008 et 2012. L’information est fournie au format raster avec une résolution de 300 m et permet de distinguer les classes d’occupation du sol renseignées à la Figure 13. On observe à la Figure 13 et dans le Tableau 5 que le bassin versant de la Sahatandra est caractérisé par une couverture végétale très abondante composée majoritairement d’une forêt d’arbres de type feuillus, sempervirente à couverture ouverte à fermée (57.9% de la superficie du bassin versant, soit 301.5 km²) et d’agriculture non-irriguée (26.2% de la superficie du bassin versant, soit 136.2 km²). Tableau 5. Occupation du sol du bassin versant SUPERFICIE CODE LÉGENDE [%] [HA] 10 Agriculture, non-irriguée 26.2% 13621.8 30 Mosaïque agriculture (>50%) / végétation naturelle (<50%) 9.4% 4884.7 40 Mosaïque végétation naturelle herbacée, arbustive ou arborée (>50%) / agriculture (<50%) 1.5% 783.9 50 Forêt, arbres de type feuillus, sempervirente, couverture ouverte à fermée (>15%) 57.9% 30149.6 61 Forêt, arbres de type feuillus, décidus, couverture fermée (>40%) 4.3% 2217.7 100 Mosaïque végétation naturelle arbustive ou arborée (>50%) / végétation naturelle herbacée 0.3% 143.4 (<50%) 120 Végétation naturelle arbustive 0.4% 229.4 170 Forêt inondée, eau saline (=mangrove) 0.0% 9.6 TOTAL 100% 52040 1 http://maps.elie.ucl.ac.be/CCI/viewer/ SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 25 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana L’Atlas Numérique du Système des Aires Protégées de Madagascar (SAPM2) met en évidence les aires protégées existantes, les aires protégées avec un statut de protection temporaire ainsi que les nouvelles aires protégées identifiées par les « Promoteurs ». Le SAPM définit les trois classes de la manière suivante : SAPM (zone en bleu): Aires protégées existantes, Aires protégées avec un statut de protection temporaire et les Nouvelles Aires Protégées identifiées par les « Promoteurs ». L’octroi de nouveau permis minier y est interdit. Sites Prioritaires (zone en rouge): Aires prioritaires identifiées comme le plus important pour être Aires Protégées par l’analyse MARXAN, et qui se superpose (identifiées) par les sites prioritaires KBAs, APAPC, identifiées par des “promoteurs” (sans financement) sur terrain et les sites prioritaires KoloAla (Site de Gestion forestière durable). L’octroi de nouveau permis minier y est interdit. Si des sites dans les Zone en Bleu deviennent des carrés miniers, alors les sites dans les zones en rouge pourront-être utilisés comme “compensation”. En même temps, certains sites feront l’objet de réduction de superficie lors de la délimitation finale. Sites Potentiels (zone en vert): Sites Potentiels pour la conservation identifiés par les analyses scientifiques (MARXAN) qui ne se superposent pas avec les autres schémas de priorisation et les sites potentiels KoloAla. Sujet à des conditions pour la délivrance des permis miniers (ex: Etude d’Impact Environnemental et autres mesures définies dans des cahiers de charge). Comme condition, par exemple, la prise en compte des sites contenant des RTS (espèces très rare). Ces sites sont la plupart des fragments d’habitat naturel qui ont été identifié récemment et qui sont difficile à convertir en Aires Protégées mais qui seront désormais pris en compte lors des différentes planifications. On observe à la Figure 14 que 72.7% (soit 378.3 km²) de la superficie du bassin versant sont classifiés en zone protégée (SAPM, sites prioritaires ou sites potentiels). Ces aires protégées correspondent principalement à la classe d’occupation du sol de type forêt arbustive. En conséquence, nous pouvons considérer que le bassin est relativement bien protégé contre la dégradation des sols et que la charge en sédiments dans la rivière sera limitée, comparativement à d’autres bassins versants à Madagascar. 2 http://atlas.rebioma.net/ SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 26 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 13. Occupation du sol dans le bassin versant de la Sahatandra SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 27 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 14. Aires protégées (SAPM) dans le bassin versant SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 28 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 5.2.3 Climat Selon la classification de Köppen basée sur les précipitations et la température, la zone d’étude (bassin versant de la Sahatandra est caractérisée par un climat tempéré chaud sans saison sèche (océanique) a été chaud (classe Cfa). Selon ce classement climatique de Köppen, le climat tempéré « C » est défini par les caractéristiques suivantes :  Températures moyennes des 3 mois les plus froids comprises entre −3 °C et 18 °C;  Température moyenne du mois le plus chaud > 10 °C;  Les saisons été et hiver sont bien définies. Le régime pluviométrique « f » (climat humide) est défini par des précipitations tous les mois de l'année, sans saison sèche. Enfin, l'amplitude du cycle annuel des températures de type « a » signifie un été chaud, avec une température moyenne du mois le plus chaud supérieure à 22 °C. Les Figure 15 et présentent le diagramme climatique ainsi que la courbe des températures pour la station météorologique d’Andasibe. Les précipitations sont très importantes durant les mois d’été (de décembre à mars) mais reste significatives durant les mois d’hiver. Octobre est le mois le plus sec avec 53mm de précipitations alors que le mois le plus humide est février avec 339 mm en moyenne. La moyenne des précipitations annuelles est de 1890 mm à Andasibe. Figure 15. Diagramme climatique de la station d’Andasibe Pluviométrie moyenne Température 360 180 340 170 320 160 300 150 280 140 260 130 240 120 Pluviométrie [mm] Température [°C] 220 110 200 100 180 90 160 80 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 On observe que la température moyenne annuelle est de 19.4°C et varie significativement au cours des saisons avec une amplitude moyenne de 7°C. Le mois le plus chaud est février, avec 22.5°C et le mois de juillet est le plus froid, avec une température moyenne de 15.5°C. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 29 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 16. Courbe de température à la station d’Andasibe °C max °C (min) Température 30 25 20 Température [°C] 15 10 5 0 5.3 BASE DE DONNÉES HYDROMÉTÉOROLOGIQUES 5.3.1 Données pluviométriques et météorologiques Au-delà des données disponibles aux stations agro météorologiques, les données climatiques de pluviométrie et température de la base de données climatique WorldClim3 ont été utilisées dans le cadre de cette étude. Ces données, représentatives pour la période ~1950-2000 sont disponibles pour l’ensemble de la Terre à l’échelle mensuelle et une résolution spatiale d’environ 1km. Cette résolution est obtenue par interpolation de données mesurées. Ces données présentent l’avantage d’être disponibles en libre accès sur internet et de couvrir l’ensemble de la zone d’étude de manière continue. 5.3.2 Données hydrologiques Les historiques de mesure de débit sur le territoire de Madagascar ont été obtenus de trois sources : (i) l’ouvrage « Fleuves et Rivières de Madagascar» publié par l’ORSTOM en 1993 (FR)4, (ii) la base de donnée du Global Runoff Data Center (GRDC)5 et (iii) la Direction Générale de la Météorologie de Madagascar (DGMET). L’ensemble de ces données ont été compilées dans une seule base de données hydrologique et leur localisation est présentée à la Figure 17 et les données disponibles dans le chronogramme ci-dessous. 3 www.worldclim.org 4 Caperon P., Danloux J. et Ferry L., Fleuves et Rivières de Madagascar, ORSTOM Editions, Paris, 1993. 5 http://www.bafg.de/GRDC/EN/Home/homepage_node.html SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 30 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana La station hydrométrique de référence dans le cadre de cette étude sera la station hydrométrique de Rogez, sur la Vohitra pour laquelle un historique de mesures provenant de sources diverses couvre la période de 1952 à 2000 (soit 48 années) avec des données mensuelles. Le bassin versant de la Vohitra à la station hydrométrique de Rogez est de 1895km² et présente dès lors un rapport de superficie de bassin versant de 27.5% avec la Sahatandra au site de Fanovana. La localisation de ces stations est présentée à la Figure 17. Dans le cadre de l’étude ESMAP Small Hydropower Resource Mapping, une station hydrométrique a été installée en octobre 2015 environ 2km en amont du site hydroélectrique potentiel de Fanovana. L’établissement de la courbe de tarage a été réalisé de manière préliminaire durant l’année hydrologique 2015-2016. Etant donné la courte durée de l’historique disponible, ces mesures serviront à valider l’étude hydrologique réalisée sur base des mesures observées à la station de Rogez sur la Vohitra. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 31 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 17. Localisation des stations hydrométéorologiques SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 32 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 5.4 ETUDE DE LA PLUVIOMÉTRIE ET DES DÉBITS 5.4.1 Pluviométrie mensuelle et annuelle 5.4.1.1 Variation spatiale L’analyse de la variation spatiale de la pluviométrie au sein de la zone d’étude est faite à l’aide des données issues de la base de données WorldClim, présentée dans la section 5.3.1. Il en résulte que la variation spatiale de pluviométrie annuelle au sein du bassin versant est importante. En effet, la pluviométrie annuelle moyenne calculée sur le bassin versant est de 1842mm avec un minimum de 1725mm dans la partie Ouest du bassin versant et un maximum de 2575mm dans sa partir Est dans laquelle se trouve le projet d’aménagement hydroélectrique de Fanovana. Ceci est illustré à la Figure 18. A titre de comparaison, la pluviométrie annuelle moyenne mesurée à la station d’Andasibe est de 1890mm. 5.4.1.2 Variation temporelle La variation temporelle de la pluviométrie n’a pas pu être étudiée à ce stade d’étude, faute de données disponibles. 5.4.2 Débits mensuels 5.4.2.1 Remarque préliminaire Comme mentionné ultérieurement, la station hydrométrique de référence dans le cadre de cette étude sera la station hydrométrique de Rogez sur la Vohitra pour laquelle un historique de mesures provenant de sources diverses couvre la période de 1952 à 2000 (soit 48 années). Les courbes de tarage (relation entre les hauteurs d’eau mesurées et les débits correspondants) ainsi que toute autre information relative à la qualité des mesures, n’ont pas été mises à notre disposition. De plus, seules des données mensuelles de débits ont été mises à notre disposition par les différentes sources. Par conséquent, l’analyse de ces données n’apportera qu’une information limitée pour l’identification des débits extrêmes en période d’étiage et de crues. 5.4.2.2 Analyse de la qualité et comblement des données manquantes Les données provenant des différentes sources et couvrant des périodes différentes ont été compilées en une seule série temporelle consistante. Les données ont été soumises à quelques vérifications de base (stade d’étude de préfaisabilité) afin de contrôler leur qualité. Une première analyse visuelle a montré quelques fautes de frappe dans des chiffres ou des virgules de décimale mal placées. Ces données ont été corrigées dans la base de données. 5.4.2.3 Transposition des débits au site d’intérêt La transposition des débits observés à la station de Rogez sur la Vohitra vers le site de Fanovana a été faite sur base du rapport des superficies de bassins versants. Les résultats sont décrits dans les sections ci- dessous. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 33 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 18. Variabilité spatiale de la pluviométrie annuelle sur le bassin versant SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 34 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 5.4.2.4 Analyse des débits mensuels historiques L’hydrogramme résultant de la transposition des débits est présenté à la Figure 19. Celui-ci met en évidence une hydrologie caractérisée par deux saisons très marquées: - la saison sèche, de mai à novembre ; - la saison humide de décembre à avril durant laquelle le débit mensuel moyen durant le mois de mars est de 33 m³/s. Sahatandra Figure 19. Hydrogramme de la Sahatandra @ G407 à Fanovana (Fanovana) (résultat de l’extrapolation spatiale) Moyenne Q95% Mensuel Q05% Mensuel 80 70 Débit mensuel moyen [m³/s] 60 50 40 30 20 10 0 Le Tableau 6 et la Figure 20 reprennent la courbe des débits classés ainsi que les principaux quantiles. On y observe que le débit de la Sahatandra est inférieur à 14.1 m³/s 50% du temps et qu’il est supérieur à 30.2 m³/s seulement 10% du temps (sur une année). Le débit garanti 95% du temps (soit 347 jours par an) est estimé à 6.78 m³/s. Tableau 6. Courbe des débits classés de la Sahatandra à Fanovana DÉBIT PROBABILITÉ DE DÉPASSEMENT [M³/S] [L/S/KM²] [-] 6.7 12.83 Q95% 7.7 14.82 Q90% 9.2 17.68 Q80% 10.7 20.47 Q70% 12.2 23.45 Q60% 14.1 27.07 Q50% 16.0 30.73 Q40% 19.4 37.24 Q30% 22.6 43.43 Q20% 30.2 57.95 Q10% SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 35 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Sahatandra Figure 20. Courbe des débits classés @ G407 de la Sahatandra (Fanovana) à Fanovana Probabilité de dépassement [jours/an] 0 37 73 110 146 183 219 256 292 329 365 180 160 140 120 Débit [m³/s] 100 80 60 40 20 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Probabilité de dépassement [-] Les Figure 21 et la Figure 22 mettent en évidence une tendance à la baisse des apports annuels depuis 1988. L’étude de faisabilité devra investiguer si cette observation est réelle ou s’il s’agit d’un problème dans la qualité des données enregistrées. Figure 21. Série temporelle des débits mensuels moyens Sahatandra de la Sahatandra à Fanovana @ G407 (Fanovana) Monthly data Annual average 180 160 140 120 100 Débit [m³/s] 80 60 40 20 0 1/07/1953 1/09/1954 1/11/1955 1/01/1957 1/09/1961 1/11/1962 1/01/1964 1/03/1965 1/01/1971 1/03/1972 1/05/1973 1/03/1979 1/05/1980 1/07/1981 1/05/1987 1/07/1988 1/09/1989 1/11/1990 1/07/1995 1/09/1996 1/11/1997 1/01/1999 1/05/1952 1/03/1958 1/05/1959 1/07/1960 1/05/1966 1/07/1967 1/09/1968 1/11/1969 1/07/1974 1/09/1975 1/11/1976 1/01/1978 1/09/1982 1/11/1983 1/01/1985 1/03/1986 1/01/1992 1/03/1993 1/05/1994 1/03/2000 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 36 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Sahatandra Figure 22. Série temporelle des débits annuels @ G407 moyens de(Fanovana) la Sahatandra à Fanovana Interannual average [m³/s] Moyenne mobile (3 ans) 40 35 30 Débit annuel moyen [m³/s] 25 20 15 10 5 0 5.4.3 Analyse des débits journaliers 5.4.3.1 Station hydrométrique ESMAP : Année hydrologique 2015-2016 Comme mentionné précédemment, une station hydrométrique a été installée en octobre 2015 environ 2km en amont du site hydroélectrique potentiel de Fanovana dans le cadre de l’étude ESMAP Small Hydropower Resource Mapping financée par la Banque Mondiale. La station est équipée d’un capteur capacitif à compensation thermique et atmosphérique (OTT PLS) pour la mesure automatique de hauteur d’eau, d’une solution intégrée d’enregistrement et de communication (OTTNetDL500) ainsi que et d’une échelle limnimétrique relevée quotidiennement par un observateur. La campagne de mesure s’est déroulée durant l’année hydrologique 2015-2016, du mois d’octobre 2015 à octobre 2016. Une courbe de tarage préliminaire de la station a été établie sur base de 11 jaugeages réalisés à l’ADCP (Accoustic Doppler Current Profiler). 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 hauteurs 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. Les débits calculés à l’aide de la courbe de tarage préliminaire sont présentés ci-dessous. La Figure 23 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 23 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 Avril 2017 Page 37 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 23. Débits journaliers moyens calculés sur la Sahatandra à la station ESMAP (2015-2016) L’hydrogramme mensuel est présenté à la Figure 24. Il représente les moyennes mensuelles des débits journaliers présentés à la Figure 23. 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. Sahatandra Figure 24. Hydrogramme mensuel de la Sahatandra @ à la Fanovana station ESMAP (2015-2016) 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 Avril 2017 Page 38 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Cette analyse peut être confortée en comparant la courbe des débits classés obtenues par transposition de l’historique de mesures sur la Vohitra (station de Rogez) et la courbe des débits classés obtenus au terme des 11 mois de mesures sur la Sahatandra. Les résultats illustrés à la Figure 25. On observe en effet que peu de crues ont eu lieu en 2015-2016 (mois de février anormalement sec). Figure 25. Comparaison des courbes de débits classés (mesures (2015-2016) vs transposition de la station de Rogez (1952-2000)) Sahatandra @ Fanovana Moyennes journalières Transpose Vohitra@Rogez 45 40 35 30 Débit mensuel moyen [m³/s] 25 20 15 10 5 0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Probabilité de dépassement [-] Il faut également garder à l’esprit que les données présentées dans la courbe des débits classés de la saison 2015-2016 sont les résultats issus d’une courbe de tarage préliminaire. 5.4.3.2 Commentaires sur l’année hydrologique 2015-2016 El Niño est un phénomène naturel caractérisé par le réchauffement anormal 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 26) 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 Avril 2017 Page 39 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 26. Octobre 2015 - Février 2016: Anomalie pluviométrique (% de la moyenne 1982-2011)6 5.5 ETUDE DES CRUES 5.5.1 Introduction L’étude des crues est essentielle pour les calculs de dimensionnement des ouvrages et équipements tels que les évacuateurs de crues ou vannes mais également les infrastructures temporaires telles que les batardeaux et dérivations provisoires durant la période de construction. L’étude des crues se focalisera sur la prévision des crues de probabilité d’occurrence de 10 ans et 100 ans. Ces crues seront respectivement utilisées comme crue de projet pour la phase de construction et d’exploitation. Une justification détaillée de ces probabilités d’occurrence se trouve à la section 8.1.4 de ce rapport. 5.5.2 Approche méthodologique Etant donné que seules des données mensuelles sont disponibles pour l’ensemble des stations hydrométriques étudiées, une analyse fréquentielle de ces données n’apporterait qu’une information très limitée pour l’estimation des débits de crue et leur probabilité d’occurrence. En effet, les débits les plus importants observés durant les épisodes de crue ne se manifestent que durant quelques heures. Dès lors, ces derniers n’apparaissent pas dans les valeurs moyennes. 6 Source: FEWS NET/USGS SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 40 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Par conséquent, l’estimation des crues a été réalisée à l’aide de la méthode de Duret, méthode globale qui permet d’évaluer le débit de crue maximal d’un cours d’eau, pour une fréquence donnée, en fonction des caractéristiques morphologiques du bassin versant drainé et de la précipitation journalière de même fréquence tombant sur ce bassin. Cette méthode a été établie dans les années 1970 pour répondre à un besoin d’outil pratique de détermination des crues pour n’importe quelle rivière de Madagascar, compte tenu de la grande insuffisance en données historiques. La méthode a été établie principalement pour des bassins de superficie supérieure à 150 km². Une adaptation a néanmoins permis d’étendre sa validité jusqu’à une superficie de bassin de 5 km². La méthode de Duret (1973) se base sur une relation globale de la forme : Q(T) = k S I0.32 H(24,T) (1 – 36/H(24,T))2 Expression dans laquelle I est la pente moyenne (m/km) du bassin versant, S est la superficie du bassin versant (km²), T est la période de retour de l’événement (années), H(24,T) est la hauteur des précipitations journalières (durée de 24h) tombant sur le bassin versant pour une période de retour T (années), k et  sont des variables fonctions de S et de H. Pour S ≥ 150 km², on considère k = 0.025 et  = 0.8. Dès lors, la formule générale devient: Q(T) = 0.025 S0.8 I0.32 H(24,T) (1 – 36/H(24,T))2 5.5.3 Estimation des précipitations journalières Dans son ouvrage, Duret présente les précipitations journalières (sur 24 heures) pour différentes périodes de retour pour un ensemble de 105 stations réparties sur le territoire de Madagascar, estimées sur base d’une analyse fréquentielle des séries temporelles disponibles dont la durée varie de 30 à 40 ans. Etant donné la taille du bassin versant de la Sahatandra, l’application de la méthode de Duret pour l’estimation des crues nécessite de tenir compte de la variabilité spatiale des précipitations. La méthode des polygones de Thiessen est une méthode simple d’interpolation des mesures ponctuelles des stations pluviométriques sur un territoire. Les polygones de Thiessen sont formé par les médiatrices des droites joignant des stations pluviométriques adjacentes, tel qu’illustré à la Figure 27. Suivant cette méthode, les précipitations moyennes pondérées sur la surface du bassin versant sont calculées par la somme arithmétique des précipitations de chaque station, pondérée par la surface du polygone de Thiessen correspondant par rapport à la superficie totale du bassin versant. On observe que le découpage des polygones de Thiessen est particulièrement pertinent avec la distribution spatiale de la pluviométrie annuelle observée à la Figure 18. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 41 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 27. Localisation des stations pluviométriques et polygones de Thiessen SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 42 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 5.5.4 Estimation des crues L’estimation des crues décennales et centennales au droit de l’aménagement hydroélectrique de Fanovana selon l’approche de Duret décrite ci-dessus, est présentée dans le Tableau 7 ci-dessous. Tableau 7. Crues décennales et centennales CODE PRÉCIPITATIONS JOURNALIÈRES H(24,T) [MM] CRUES [M³/S] NOM DU SITE ATLAS T = 10 ANS T = 100 ANS T = 10 ANS T = 100 ANS G407 Fanovana 191.3 331.4 646 1351 5.6 ETUDE DE L’ALÉA D’ÉROSION DANS LE BASSIN VERSANT DE LA SAHATANDRA 5.6.1 Objectifs Aucune information concernant le transport solide dans la rivière n’est à ce stade disponible. Le transport solide est notamment fortement lié aux conditions d'occupation du sol et du type d’agriculture dans le bassin versant et aux phénomènes de pluie extrême. L’objectif de cette étude est de cartographier l’aléa érosion effectif (tenant compte de la nature de l'occupation du sol) pour les territoires non artificialisés (cultures, prairies, forêts, savanes, ...) au travers d’une estimation des pertes en sols dues à l’érosion hydrique. Il ne s’agit en aucun cas de vouloir estimer le débit solide dans la rivière mais plutôt de cartographier les zones pour lesquelles l’érosion est importante afin de pouvoir y remédier par notamment des politiques de gestion de bassin versant au travers de mesures de conservation des sols. 5.6.2 Approche méthodologique Une prédiction des pertes en sols dues à l’érosion hydrique a été réalisée sur base du modèle RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation), largement répandue et acceptée dans la communauté scientifique. Il s’agit d’un modèle empirique qui agrège sous la forme d'une équation les cinq facteurs qui influencent directement l'érosion des terres (Wischmeier et Smith, 19787). = ∙ ∙ ∙ ∙ Expression dans laquelle E est la perte en sol [t.ha-1.an-1], R l'érosivité de la pluie [MJ.mm.ha-1.h-1.an-1], K l'érodibilité du sol [t.h.mm-1.MJ-1], LS le facteur topographique (adimensionnel), C le facteur cultural (adimensionnel) et P le facteur "mesures anti-érosives" (adimensionnel). L'utilisation de la RUSLE se justifie par sa simplicité, notamment liée au nombre relativement faible de paramètres pris en compte, sa clarté et son intégration aisée dans un SIG. Toutefois, ce modèle comporte un certain nombre de limites, tant au niveau de son domaine d'application qu'au niveau de sa conception. Ces limites, inhérentes au concept même de modèle, doivent être prises en compte lors de l'analyse des résultats obtenus. Une synthèse bibliographique des limites de la RUSLE est présentée ci-dessous (Yoder et al., 20018 et Roose, 19949) :  Un grand nombre de facteurs influençant l'érosion sont pris en compte, mais l'interaction entre ces paramètres est parfois négligée.  Le modèle permet de calculer des taux moyens d'érosion à long terme ; il n'est pas valable à l'échelle de l'événement pluvieux ou même d'une seule année. 7 Wischmeier W. H., Smith D. 1978. Predicting rainfall erosion losses, a guide to conservation planning, Agriculture Handbook 537, Washington D. C. 8 Yoder D. C., Foster G. R., ., Weesies G. A., Renard K. G., McCool D. K., Lown J. B. 2001. Evaluation of the RUSLE Soil Erosion Model, in Agricultural Non-Point Source Water Quality Model: Their use and application, Parsons et al., Southern Cooperative Series Bulletin 398. 9 Roose E. 1994. Introduction à la gestion conservatoire de l'eau, de la biomasse et de la fertilité des sols (GCES), Bulletin pédologique de la FAO 70. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 43 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana  Le modèle n'est validé que pour des pentes inférieures à 35% et des longueurs de pentes inférieures à 300 m. Au-delà les résultats sont incertains et indicatifs.  Les données de calibration sont issues de parcelles ne dépassant pas quelques centaines de m². Les résultats obtenus à l'échelle de bassins versants ne sont qu'indicatifs.  Seuls le détachement et le transport de terre sont pris en considération. Le dépôt des sédiments érodés dû soit à la topographie soit à la capacité de transport de l'eau de ruissellement n'est pas pris en compte. Les chiffres en sortie du modèle qui permettent de quantifier les pertes en sol sont donc à considérer avec précaution. Cependant, d’une manière relative, la méthode permet de mettre en évidence de manière pertinente la variabilité de l’intensité de l’aléa érosion sur de vastes territoires. 5.6.3 Analyse de l’érosion potentielle et effective L’érosion potentielle rend compte de l’érosion inhérente aux propriétés physiographiques du milieu (pluviométrie, type de sol, topographie) sans tenir compte de l’occupation du sol ou d’éventuels aménagements anti-érosifs. Les résultats sont présentés à la Figure 28. En raison des limites de la méthode utilisée pour le calcul des pertes en sol, mais également en raison de la qualité et de la résolution des données, il est préférable de classer les valeurs absolues d’érosion potentielle en intensité de l’aléa d’érosion. Cinq classes d’aléa d’érosion ont été définies sur base de la distribution statistique des valeurs absolues d’érosion potentielle calculées sur l’ensemble du territoire de Madagascar :  aléa faible : percentiles 0 à 25 ;  aléa moyen : percentiles 25 à 50 ;  aléa élevé : percentiles 50 à 75 ;  aléa très élevé : percentiles 75 à 95 ;  aléa extrême : percentiles 95 à 100. La cartographie de l’aléa relatif d’érosion potentiel sur le bassin versant de la Sahatandra est présentée à la Figure 29. On observe que sur l’ensemble du bassin versant, l’aléa d’érosion potentiel est relativement élevé, particulièrement dans la partie avale du bassin versant où les pentes sont les plus fortes. D’autre part, le calcul de l’érosion effective rend compte de la situation de fait en termes de détachement de terre en tenant compte de l’occupation du sol. Celle-ci est présentée à la Figure 30. Comme mentionné précédemment, ce ne sont pas les valeurs absolues de perte en terre qui sont ici intéressante mais bien la comparaison entre l’érosion potentielle et l’érosion effective. Cette comparaison met en évidence l’impact positif de l’occupation du sol dans le bassin versant de la Sahatandra, particulièrement les zones de forêt protégées, sur les taux d’érosion. Ces derniers sont drastiquement réduits dans la majorité du bassin versant mais restent important dans la partie avale de ce dernier en raison des fortes pentes et d’une occupation du sol principalement agricole. Ces résultats permettent de conclure que le site de Fanovana ne devrait pas présenter un transport solide trop important, à part lors d’événements de crues, qui engendrerait des problèmes d’opération et de maintenance de la centrale hydroélectrique. Il est important de noter que les résultats obtenus ci-dessous ne peuvent pas être transposés directement en apports en sédiments dans les rivières. En effet, l’analyse ci-dessus est valable pour la cartographie, pixel par SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 44 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana pixel, de l’érosion potentielle et effective et ne prend pas en considération le transport des particules de sol entre les pixels. Dès lors, un grande partie de ces particules de sol ne se retrouverons pas dans les cours d’eau car aurons sédimenté sur leur parcours vers ces derniers, en raison de modification des intensités des pentes, de l’occupation du sol, etc. Figure 28. Cartographie de l’érosion potentielle SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 45 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 29. Cartographie de l’aléa relatif d’érosion potentielle SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 46 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 30. Cartographie de l’érosion effective SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 47 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 5.7 RÉSUMÉ DES PARAMÈTRES HYDROLOGIQUES DU SITE Les paramètres hydrologiques principaux du site de Fanovana sur la Sahatandra sont résumés dans le Tableau 8 ci-dessous. Tableau 8. Paramètres hydrologiques de l’aménagement hydroélectrique de Fanovana CARACTÉRISTIQUE PARAMÈTRE VALEUR UNITÉ Bassin versant Superficie 520.4 km² Altitude moyenne 983.4 m a.s.l. Altitude maximum 1340 m a.s.l. Altitude minimum 676 m a.s.l. Pente moyenne 2.8 m/km Pluviométrie Moyenne sur le bassin versant 1842 mm/a (WorldClim) Apports Naturels Moyens 18 m³/s Moyens 567.7 hm³/an Débit spécifique 34.7 L/s/km² Années la plus sèche (1999) 7.5 m³/s Année la plus humide (1959) 37.2 m³/s Crues 10 ans 646 m³/s (selon méthode de Duret) 100 ans 1351 m³/s L’étude montre que la rivière Sahatandra dispose d’une hydrologie favorable au niveau du projet d’aménagement hydroélectrique de Fanovana. Cependant, les incertitudes sur l’hydrologie sont importantes et il est fortement recommandé que le suivi hydrologique de la rivière soit poursuivi au-delà de cette étude. Il s’agira notamment de : - Poursuivre les mesures de hauteurs d’eau au niveau de la station automatique installée en octobre 2015 au niveau du village de Fanovana et dont la propriété et la responsabilité de son exploitation ont été transmises au MEH en octobre 2016 ; - Poursuivre les jaugeages de cette rivière afin d’améliorer et valider la courbe de tarage. En effet, comme mentionné dans l’étude hydrologique, les données présentées dans la courbe des débits classés de la saison 2015-2016 sont les résultats issus d’une courbe de tarage préliminaire établie durant la saison 2015-2016. Au-delà de l’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana, il est fortement recommandé que le Gouvernement de Madagascar mette en place un réseau de suivi hydrologique de ses rivières à fort potentiel hydraulique, afin de mieux appréhender la ressource en eau disponible et ainsi favoriser le développement de projets hydroélectriques à travers le pays. Ce n’est en effet que dans un contexte d’incertitudes réduites au travers de données hydrologiques fiables, récentes et acquises sur de longues périodes (plus de 20 années) que les paramètres techniques et les analyses économiques et financières des aménagements hydroélectriques peuvent être définis précisément, permettant une optimisation de leur conception et une maîtrise des crues de dimensionnement des infrastructures (temporaires et permanentes). 5.8 RÉFÉRENCES 1. Fleuves et Rivières de Madagascar, ORSTOM 1993 2. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) : http://www.fao.org/emergencies/crisis/elnino- lanina/intro/en/ SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 48 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 3. Unicef : http://reliefweb.int/sites/reliefweb.int/files/resources/UNICEF%20Madagascar%20Humanitarian%20SitRep%20- %20Sep%202016.pdf 4. Famine Early Warming Systems Network (FEWS NET) : http://www.fews.net/southern-africa/special- report/march-2016 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 49 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 6 GÉOLOGIE ET GÉOTECHNIQUE 6.1 INTRODUCTION Le but de cette étude est de générer des ensembles de données géologiques préliminaires et d'autres informations de base importantes au niveau du site proposé, qui serviront pour la conception des ouvrages de l’aménagement hydroélectrique au niveau de l’étude de préfaisabilité. Ces données et informations serviront également à la définition des investigations géotechniques qui devront être réalisées aux stades d’étude ultérieurs. Cette étude vise à informer sur les conditions géologiques et les types de matériaux existants dans la région, ainsi que donner un aperçu initial des propriétés géotechniques de ces matériaux. Des recommandations appropriées sont également formulées quant à la nécessité de poursuivre les études et investigations si nécessaire. 6.2 CARTE GÉOLOGIQUE DE RÉFÉRENCE La carte géologique de référence est la suivante : Feuille Moramanga – Lakato à l’échelle 1/200 000. 6.3 CONTEXTE GÉOLOGIQUE LOCAL La cartographie des zones investiguées est présentée à la Figure 31 et leurs descriptions sont détaillées dans les sections suivantes. Figure 31. Cartographie des zones investiguées C B A SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 50 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana ZONE DESCRIPTION INFRASTRUCTURE PROJET 1 Ile avale Seuil déversant (partie 1) 2 Ile amont - 3 Banc rocheux bras droit Seuil déversant (partie 2) et vannes de chasse 4 Berge rive droite Prise d’eau 5 Banc rocheux bras gauche Seuil déversant (partie) 3 6 Zone des conduites forcées Conduite(s) forcée(s) en acier 7 Berge rive droite Canal recouvert de section rectangulaire en béton 8 Zone de la centrale et du canal de fuite Centrale hydroélectrique et canal de fuite 9 Rive gauche Appui seuil déversant 10 Banc rocheux bras gauche (amont) - 11 Contournement / Traversée de la colline Galerie ou canal 12 Bras de rivière entre les iles amont et avale - 6.3.1 Cadre pétrographique La formation pétrographique qui domine le secteur est de la migmatite schisteuse présentée sous ses multiples formes selon les zones d’observations. Selon la vue en long de la rivière Sahatandra on observe :  En amont (zones 1, 2, 3, 4, 5 et 10 - Figure 31) on a de la migmatite schisteuse qui se présente en plaques feuilletées d’épaisseur métrique (1m à 3m) suite à l’effet de desquamation (phénomène de décompression affectant les roches schisteuses arrivées à la surface, fig.2, Annexe 3). Leur direction structurale oscille autour de N10E avec un pendage de 40°E à 50°E. Leur composition minéralogique de base est du quartz, de l’amphibole, du mica et du feldspath; où s’incrustent des apports quartzo-feldspathiques lors de la migmatisation, retraçant les lignes de schistosité. (fig.3, Annexe 3). Sur certains passages on note un fond plutôt verdâtre témoignant la présence de minéraux pyroxénites avec les micas et les feldspaths. Ces migmatites sont parcourues par de nombreuses diaclases, de directions variées (N100W – N60W). Celles- ci jouent un rôle important dans la mise en œuvre de la disposition en surface des blocs rocheux .En effet au niveau de la rivière par exemple, ce sont elles qui facilitent la séparation des bancs en blocs métriques pour que ceux-ci deviennent de grosses boules pouvant être déplacées par le courant. C’est ce qui est observé dans les secteurs 3, 4, 7. Parfois très ouvertes, elles font l’objet de passages en trombe du courant d’eau. Ce dernier, à la longue, finit par rendre les diaclases béantes pour en faire parfois son lit (cas observé du côté zone 7).  Plus en aval (zone C), sur observation toujours des plates-formes rocheuses affleurant le long de la rivière, plusieurs autres formations rocheuses interviennent affectant le fond migmatitique précédant: les migmatites deviennent parfois granitoïdes, on a aussi des passages d’amphibolite agrémentés par moment d’inclusions tachetées de quartzite. Des migmatites verdâtres à pyroxène deviennent plus nettes ici (elles sont moins apparentes plus en amont). On voit en outre sur ce même lieu le passage de minces filons basaltiques. Ces roches apparaissent des fois bien massives. Elles étaient exploitées en carrière dans le temps à ce niveau même de la rivière. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 51 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 6.3.2 Cadre structural et tectonique Suite aux différents mouvements tectoniques ayant pu affecter la région au cours du temps, les impacts sont nombreux sur le secteur (ouvertures de diaclases, glissement entre plaques migmatitiques, effondrement ou surélévation de masse, intrusions filoniennes plus ou moins importantes de roches basiques…). Les cassures les plus visibles sont reportées sur la Figure 32 pouvant être soit des diaclases ouvertes (cas visiblement courant au niveau des roches traversées par la rivière, dans les zones A, B, C), soit des cassures ou failles occasionnées par des mouvements tectoniques régionaux. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 52 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 32. Passages de failles et cassures les plus remarquables dans le secteur C’est le cas pour le canal entre les zones 1 et 2 qui ne peut être que le passage d’une faille de glissement entre plaques migmatitiques, celle portant le 2 (îlot amont) se serait affaissée par rapport à 1 (îlot aval). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 53 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Il en est de même du cas du secteur Est (bassin de réception situé en aval de la grande chute) où toute une série de plaques de migmatites schisteuses, superposées entre elles, se trouvent pincées au niveau du grand bassin par une faille régionale EW qui fait virer brusquement la rivière Sahatandra de côté (écoulement EW devenu NS), Il s’ensuit que la morphologie de l’ensemble du secteur est caractérisée par une alternance étroite de hauteur et de dépression. Celle-ci est due à la disposition structurale même des migmatites schisteuses (Fig 6, Annexe 3). A noter que l’encolure entre deux plaques superposées est toujours plus ou moins marquée par la morphologie (Fig 6 bis, Annexe 3). Elle constitue une zone de passage des courants d’eau, ce qui favorise d’abord l’érosion en pente du dos de la plaque de dessous, puis le circuit d’eau le long de l’encolure, rendant parfois l’inter-banc béant. C’est le cas sur la zone C ou la rivière Sahatandra y crée son lit en suivant la faille de direction structurale N10E représentant une encolure approfondie de lames de roches migmatitiques schisteuses. Si en amont de la chute la rivière Sahatandra suit la direction structurale des formations rocheuses, en zone 3 et 4 par contre, elle les coupe en contre-courant (les bancs en place plongent vers l’aval), la direction de la rivière étant ici de N100E. Plusieurs autres petits canaux liés à des cassures secondaires sont également visibles dans le secteur suite à des craquelures accompagnant le phénomène de desquamation ou suivant la ligne des diaclases. Au niveau des collines, les bancs migmatitiques lamellaires sont disposés en écailles les unes sur les autres. Leur présentation actuelle est le résultat des travaux d’altération et d’érosion au cours du temps. Ainsi, si les plaques migmatitiques originelles sont restées accolées les unes aux autres, les effets de la tectonique contribuent aussi à modeler l’aspect du terrain. En somme les plaques migmatitiques de base en place soulignent la ligne géologique structurale du secteur. On ne voit en surface que des petites boules issues du démantèlement des bancs schisteux (zone 5 et 9). 6.4 OBSERVATION SUR LES EMPLACEMENTS ENVISAGEABLES DU SEUIL Deux emplacements sont envisageables en matière de seuil. Le premier serait l’axe A, à construire de part et d’autre de l’îlot aval. Le second serait l’axe B, situé un peu plus en aval du précédent. Les données concernant le canal d’amenée, le tracé de galerie, la conduite forcée et la centrale hydroélectrique restent les mêmes. C’est la partie « axe du seuil » qui varie suivant la disposition des roches en présence. 6.4.1 Axe A Assise du seuil (fig.7, Annexe 3) : On se trouve ici en présence de bancs migmatitiques en place (2m d’épaisseur apparente, orientés à N10E et plongeant vers l’aval de 40° - 50°E), mais on a aussi, sur le même axe, des blocs déviés de leur direction structurale originelle par ouverture des diaclases soumises à la force du courant d’eau. Les roches migmatitiques en soi sont dures et résistantes. Cependant leur aspect schisteux et feuilleté, qui ne fournit pas toujours de roche massive en bloc étalé mais plutôt des bancs accolés les uns aux autres, réduit relativement leur valeur. Il faut ajouter à cela les nombreuses diaclases qui les parcourent. Le fait de disposer du pendage plongé vers l’aval entraîne également certaines difficultés de stabilité pour le seuil qui sera construit sur des roches ayant un pendage à contre-courant. Côté appui rive droite: on voit sur ce côté rive droite des bancs de migmatites non en place qu’il faudrait dégager pour examiner la formation rocheuse en place en-dessous. Une étude après débroussaillage serait SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 54 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana nécessaire ici pour mieux étudier l’agencement des rochers, cachés par une végétation touffue (fig. 8, Annexe 3). Côté appui rive gauche (rivage de l’îlot aval): une série de bancs migmatitiques en place est observée sur le terrain de ce côté rive gauche, disparaissant sous l’îlot aval (fig. 9, Annexe 3). La suite est à vérifier par sondages au niveau de l’îlot aval (nécessité de débroussaillage pour une étude plus approfondie). La suite éventuelle de l’axe du seuil « A », de l’autre côté de l’îlot aval: les mêmes observations qu’émises précédemment peuvent être formulées, mais des tests superficiels seront nécessaires pour déterminer le passage des bancs en place sous l’eau, car ceux-ci existent et représentent la suite normale des bancs migmatitiques schisteuses en place observés sur le côté rive gauche de ce bras de rivière (fig 10 et 11, Annexe 3). Le canal d’amenée: il suit le mur de soutènement de la voie ferrée en zone 7. La fig 12 (Annexe 3) représente un lieu de passage du canal à travers le secteur. Le terrain d’accrochage (zone 7) est formé d’une série de plaques migmatitiques inclinées vers l’Est avec des débris de roches semi-altérées plus ou moins cimentées par de la latérite. Certaines de ces plaques sont en dérangement suite à la présence de cassures et se détachent de leur socle par gravité, créant des positions gênantes pour le passage du canal (fig 13, Annexe 3). La présence de protection par gabionnage du mur de soutènement de la voie ferrée est à signaler au point G (situé sur la fig 5, Annexe 3). Elle a probablement été construite à cause d’une faille qui passe en travers de ce côté. Le canal d’amenée pourrait s’y adosser selon le niveau adopté pour son passage. Il faut également noter que les grilles du gabionnage sont presque rouillées (fig.14, Annexe 3). Contournement / traversée de la colline: - Option galerie: La formation rocheuse à traverser est identique à celle du tunnel de la voie ferrée. La direction de la galerie est également parallèle à celle du tunnel de la voie ferrée pour une longueur de percée de l’ordre de 80m. C’est toujours une série de bancs de migmatite schisteuse bien accolés les uns eux autres, plongeant entre 40°-50° vers l’Est, sans intervention de cassure transversale (fig 15 - en rouge, Annexe 3). Le début de la galerie domine bien la vallée de la Sahatandra. Il se trouve que le flanc de la colline qu’on devrait percer n’est ni parsemé de grosses boules en surface et ne présente pas d’excavations difficiles à travailler. - Option Canal: l’alternative étudiée serait de continuer le canal d’amenée en contournant la colline jusqu’à aboutir à la chambre de mise en charge (cf. Fig 17 en verte, Annexe 3). De cette manière la centrale hydroélectrique serait disposée sur le même niveau que la précédente et dans les mêmes conditions, mais simplement à côté. La descente pour la conduite forcée s’avère même ici moins accidentée et évite de traverser la ligne de faille qui se profile bien à côté (voir ci-dessous). Conduite forcée: Au niveau de sortie de la galerie, le terrain pour la conduite forcée est à peine altéré. Il représente la partie superficielle des bancs de migmatite schisteuse constituant la colline traversée par la galerie. La surface est parsemée de petites boules rocheuses insérées dans de minces couches latéritiques. A noter que la pente est très forte (à 45° de la verticale), dominant la rivière Sahatandra sur une soixantaine de mètres (Fig.16, Annexe 3). De ce fait, le flanc de la colline se voit entamé de brèches, provoquées par la descente de trombes d’eau en période de pluie. Une ligne de passage de faille se dégage bien sur la carte et celle-ci devrait être étudiée de près ultérieurement vu son importance apparente : le tracé de la conduite forcée (en bleu) la traverse. Centrale hydroélectrique: La zone basse, en forme de vallon immédiatement au-dessus de la rivière, a été utilisée dans le temps comme rizière par les régionaux (encadrée de vert sur la carte de la Fig.17, Annexe 3). Ce qui prouve que cette zone peut être inondée en période de pluie. La centrale devrait donc être placée plus SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 55 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana en amont sur la base de cette colline Le terrain est constitué ici de débris rocheux insérés dans de la latérite. Quelques sondages carottés sont cependant nécessaires à l’emplacement de la centrale pour reconnaître la profondeur et l’état de la roche saine (qui peut probablement être trouvée à faible profondeur), sa disposition et sa compacité. 6.4.2 Axe B Assise du seuil : On observe une série de bancs migmatitiques en place recoupant la rivière (Fig 18, Annexe 3). La direction structurale reste la même (N10E et plongeant à 40°-50°E). Ils apparaissent en blocs énormes mais souvent démantelés par le courant d’eau parcourant les diaclases. Des bancs migmatitiques en place peuvent être observés au ras de l’eau en période de basses eaux. Des blocs métriques de rocher ont été cependant déviés de leur emplacement originel par les courants d’eau qui s’engouffrent en trombe le long des cassures et failles formées par des diaclases largement ouvertes qui affectent les blocs. D’autres blocs sont dégagés de leur alignement et, emportés par le courant, forment des blocs épars aussi bien en amont qu’en aval de la chute d’eau. Appui rive droite : Il est constitué de masses rocheuses en superposition, la même suite que celles supportant la voie ferrée. Quelques débroussaillages ultérieurs permettront de se prononcer sur la valeur technique des masses en place. Appui rive gauche : Le flanc de la colline d’appui est dénué de végétation, et on voit directement en surface le passage des bancs d’appui qui sont en place et représentent la terminale de surface des lames migmatitiques ossatures de la colline. 6.5 MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION On ne rencontre pas de gisement apparent de sable dans le secteur ni aux alentours. On peut noter cependant les points suivants :  L’îlot aval 1 est constitué en partie de sable. C’est ce qui a été observé sur un trou profond de 1,50m effectué par des régionaux (Fig;19, Annexe 3). C’est du sable fin. Des sondages par pénétromètres sur cet îlot vont permettre d’en savoir plus sur l’extension et la nature de ce gîte.  Si des bancs de sables ne sont pas observés le long de la rivière, des gîtes de sables occuperaient le fond des zones profondes immédiatement en amont de chaque barre rocheuse (en amont, à partir de l’axe B.). Ils sont observés à travers la surface de l’eau. La nature et la composition du sable sont vérifiées par prélèvement. 6.6 SÉISMICITÉ Madagascar est caractérisé comme étant une zone stable. Ce très ancien plateau est tout de même caractérisé par quelques activités tectoniques. La Séismicité dans cette zone est relativement peu connue, principalement à cause du manque de données historiques. Dans le cadre du GSHAP (Global Sismic Hazard Assessment Program) l’évaluation de l’aléa sismique en Afrique de l’Ouest a été effectuée sur base de deux sources de données : Le catalogue de la British Geological Survey (Musson, 1994), contenant les tremblements de terre de magnitude supérieure à 4 de 1600-1993 (celui-ci est supposé complet pour les magnitudes supérieures à 5 au- delà de l’année 1950 et pour les magnitudes supérieures à 6 depuis le début du XXème siècle), Le catalogue NEIC pour les évènements plus récents (1993-1998). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 56 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Une méthode statistique a été utilisée pour déterminer les valeurs d’accélération horizontales dues aux tremblements de terre. La carte ci-dessous reprend la répartition des coefficients d’accélération sismique pour l’ensemble du continent africain. On constate que la zone du projet est caractérisée par des accélérations horizontales inférieures à 0.4 m/s². Cette valeur devra bien entendu être confirmée par les études ultérieures. Figure 33. Accélération horizontale due à la sismique (source : GSHAP10) 10 http://www.seismo.ethz.ch/static/GSHAP/eu-af-me/euraf.html SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 57 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 6.7 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS POUR ANALYSES COMPLÉMENTAIRES 6.7.1 Conclusion Il n’y a pas de contre-indications géologiques majeures à la construction d’un aménagement hydroélectrique sur le site de Fanovana. Des investigations complémentaires devront cependant être menées lors des phases d’étude ultérieures afin de lever diverses incertitudes concernant la géologie et les caractéristiques géotechniques (résistance de la roche, portance du sol, compacité des roches, perméabilité des roches, …). Le choix du contournement de la colline en canal semble le plus approprié et sera dès lors retenu pour la suite de l’étude. Un tableau présenté à la section suivante résume, par ouvrage, les incertitudes à lever et le type d’examen à conduire pour les lever. 6.7.2 Investigations complémentaires ELÉMENT INCERTITUDE À LEVER TYPE D'EXAMEN Assise seuil  Crainte de fuite sous la pression de la  Colmatage du passage faillé au droit du seuil par retenue injection de ciment ou autre système Appui RD  Formation rocheuse sous les migmatites  Débroussaillage et quelques boules rocheuses à dégager pour étudier l’agencement des rochers  Réaliser des tests superficiels pour déterminer le passage des bancs Appui RG  Idem que précédemment  Idem que précédemment  Vérifier la qualité géotechnique du sol latéritique au niveau de l’îlot aval. Prise, Canal /  Existence d’une faille au droit du mur de  Vérifier les évidences visuelles sur le terrain après Galerie soutènement débroussaillage  Crainte d’éboulement interne de la galerie  Etude de l’état de compacité de la formation suite à la vibration due au passage rocheuse au droit du passage de la voie ferrée incessante de train. (sondage carotté horizontal ou incliné) Conduite  Présence d’une faille sur le tracé de la  Observation géologique plus détaillée du passage forcée conduite forcée adopté pour la conduite forcée Centrale  Nature du terrain devant servir de support  Investigation par sondage tarière ou carottés pour de la centrale: roches massives ? boules déterminer la position, la disposition et la compacité en place ou non? latérite jusqu’à quelle de la roche saine profondeur ? 6.8 RÉFÉRENCES Compilation of the GSHAP regional seismic hazard for Europe, Africa and the Middle East (http://www.seismo.ethz.ch/static/GSHAP/eu-af-me/euraf.html). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 58 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 7 IMPACT ENVIRONMENTAL ET SOCIAL L’Etude d’Impact Environnemental et Social (EIES) est la procédure d’analyse préalable des impacts qu’un projet peut avoir sur l’environnement. Elle assure l’intégration des préoccupations environnementales à la planification du projet et permet de prendre en compte les mesures environnementales probables dès la conception du projet. 7.1 DESCRIPTION DU MILIEU BIOPHYSIQUE 7.1.1 Relief Le site G 407 se trouve au niveau de la « Chute de Koma ». La zone est entourée de plusieurs collines et est limitée par:  à l’Est par le complexe Marovoalavo - Antamponankay - Ambatosoa qui s’étend sur une altitude moyenne de 800m ;  au Sud par le sommet de Vohidrazana qui culmine à plus de 1 200m. La zone présente un relief très accidenté, caractérisé par des versants multi faces et à pentes fortes. Les vallons et bas-fonds sont étroits et n’occupent qu’une surface assez restreinte. Les versants sont en majeure partie défrichés par la pratique du « tavy » (culture sur brulis). La zone est traversée par de petites ruisseaux et rivières qui rejoignent la rivière principale Sahatandra. Au niveau du site, la rivière Sahatandra se trouve encaissée entre deux collines orientées Nord-Sud et qui culmine à plus de 800m. La Sahatandra coule en direction Est-Nord-Est, et passe au niveau d’Ambatovola à environ 7km, pour se déverser ensuite dans la rivière Vohitra à environ 15 km du site. 7.1.2 Végétation La zone appartient au domaine de l’Est caractérisé par une formation végétale sempervirente. La végétation aux environs immédiats du site est généralement formée par du Savoka sans éléments ligneux à dominance de Psiadia altissima et Helychrysum. Néanmoins, au niveau de l’emplacement du seuil, on observe un îlot de forêt dense humide sempervirente plus ou moins dégradée à dominance de Weinmannia, Tambourissa. Dans les années 60, de grands travaux d’exploitation forestière ont été entrepris dans la zone avec la construction du chemin de fer TCE (Tananarive Côte Est). Les différents stades de dégradation de la végétation, associés à une forte exploitation des versants par la culture sur brulis, font qu’actuellement dans les environs directs du site, la végétation est composée de formations arbustives ou herbacées. Toutefois, on remarque encore une partie de formation humide dégradée (IEFN 2005). Quelques lambeaux de forêt de reboisement, reliquat de la société Fanalamanga se trouvent dispersés sur les sommets et versants des collines. Ces reboisements sont constitués en général d’Eucalyptus. Dans un rayon de 1km autour du site, le taux de recouvrement forestier est assez réduit (~ 25%). La végétation est relativement uniforme : le haut versant est recouvert par un peuplement d’Eucalyptus ; les versants sont occupés par du Savoka sans éléments ligneux, à dominance de Psiadia altissima, Aphramomum angustifolium et Helichrysum ; le bas versant est occupé par des mosaïques de plantations (bananiers, cannes à sucre, manioc). Malgré la dégradation plus ou moins avancée de la zone, quelques massifs forestiers persistent encore à l’instar de la forêt de Vohidrazana (à 10km à vol d’oiseau au Sud du site) et de la réserve expérimentale de Vohimana (à 3km à vol d’oiseau à l’Ouest du site). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 59 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 34. Photos représentatives de la végétation au droit du site de Fanovana Savoka sans élements ligneux et plantation de Musa (Svk) S18°54'57.71" E48°32'42.48" en mis versant d’un BV Savoka Savoka sans élements ligneux en haut, mis et bas versant S18°54'57.63" E48°32'42.42" d’un BV GptEuc FDHS Îlot de forêt dense humide dégradée et groupement S18°54'56.86" E48°32'43.14" Eucalyptus sp en haut versant l l Mosaïques de plantation sur l’emplacement de la centrale S18°54'51.91" E48°32'47.59" SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 60 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana La Figure 35 ci-après donne un aperçu global de l’occupation et de l’utilisation du sol dans la zone. Figure 35. Occupation du sol dans la zone du site G 407 7.1.3 Observations Au niveau du site G407, les traces de Tavy sont visibles dans le paysage, d’une part par les jachères restantes (espèces graminéenne indicateurs de défrichement et de champ à l’abandon), mais aussi par les cultures qui y sont encore pratiquées (p.ex. bananiers, manioc, cannes à sucre). 7.1.4 Sensibilités Le site se trouve dans le voisinage de plusieurs sites protégés:  le Parc National d’Andasibe – Mantadia (à ~7km du site)  la Réserve Spéciale d’Analamazaotra (à ~12km du site)  le NAP Corridor Forestier Ankeniheny – Zahamena (à ~8km du site)  la réserve expérimentale de Vohimana (à ~3km du site) Ces sites protégés se trouvent exclusivement à l’Est du site G 407. En termes de biodiversité, la réserve expérimentale de Vohimana, reliquat de forêt qui a la même caractéristique que la forêt de Fanovana d’autrefois, abrite encore actuellement plusieurs espèces de lémurien comme le Babakoto (Indri indri), Varika Mena, Matavy Rambo. A noter également qu’une espèce d’oiseau « Newtonia fanovanae », découverte dans la forêt de Fanovana en 1933, porte le nom du village Fanovana. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 61 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana L’absence de végétation ligneuse sur les versants favorise le glissement de terrain, et de ce fait la sédimentation des zones situées en aval. 7.2 DESCRIPTION DU MILIEU SOCIO-ÉCONOMIQUE 7.2.1 Localité Le site se trouve sur la rivière Sahatandra, au niveau de la « chute de Koma ». Il est localisé dans le fokontany de Fanovana, Commune rurale d’Ambatovola, district de Moramanga, Région Alaotra-Mangoro. En suivant la voie ferrée, le site est accessible sur environ 2km en partant du chef-lieu de fokontany. Commune rurale d’Ambatovola: La commune rurale d’Ambatovola compte près de 10 500 habitants11 répartis dans 7 fokontany, soit une moyenne d’environ 1 600 habitants par fokontany. La Commune possède des infrastructures éducatives telles que des écoles primaires publiques (10) et un collège d’enseignement général (1). Toutefois, il n’y a pas encore de lycée dans la Commune. En termes de santé, la Commune rurale d’Ambatovola possède un Centre de Santé de Base niveau II mais également une clinique privée. Localités et villages : Le site se trouve à proximité de deux grands villages :  le village de Fanovana, également chef-lieu de fokontany Fanovana. Il compte environ 1 600 habitants pour moins de 450 ménages12 répartis dans 6 quartiers. En termes d’infrastructures, le fokontany est alimenté par un réseau d’alimentation en eau potable géré par une association privée, avec 12 bornes fontaines13 dont seulement 04 fonctionnelles ; une école primaire publique, et une gare ferroviaire, le tout se trouvant au niveau du chef-lieu de fokontany. En termes d’accessibilité, le fokontany est relié à la RN2 au niveau du village d’Ambavaniasy par une piste carrossable d’environ 5km à partir du village de Tombakata. Cette piste est la piste d’accès n°3 d’Ambatovy. Par voie ferré, la gare de Fanovana se trouve à une distante de 4 km de la Gare de Vohimana à l’Est et à 25km de la gare de Perrinet Andasibe. Le train passe 4 fois par semaine faisant l’aller-retour Moramanga – Toamasina le lundi (aller) et mardi (retour) ; et l’aller-retour Moramanga – Ambila les Jeudi (aller) et Vendredi (retour).  le village d’Ambodinikoma se trouve en aval du site G 407 au bord de la Sahatandra, au pied de la chute de Koma. Il compte environ une cinquantaine de toits et est traversé à l’Est par la voie ferrée qui relie Fanovana au Chef-lieu de la Commune rurale d’Ambatovola. Il existe également quelques hameaux et campements appelés localement « pôtro » dans les environs directs du site. Ces campements sont généralement saisonniers : occupés 6 mois par an pour une durée maximale de 5 ans. 11 CREAM 2009 – Monographie de la Région Alaotra – Mangoro / Annexe 1 12 Donnée : Fokontany, Recensement 2013 13 CREAM 2009 – Monographie de la Région Alaotra – Mangoro / Annexe 3 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 62 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 36. Photos illustrant le tissu socio-économique à proximité du site de Fanovana Habitat dans le fokontany/village Fanovana Gare de Fanovana Borne fontaine fonctionnelle à Fanovana Ecole Primaire Publique à Fanovana 7.2.2 Activités La population dans les environs du site G 407 pratique principalement l’agriculture et la pêche: l’agriculture est dominée par la riziculture, avec deux saisons par an : la production sur tanety (pluviale) et la production de riz de bas-fond (généralement irriguée à partir des petites rivières affluent de la Sahatandra : les champs de cultures irrigués ne sont pas directement sous l’influence de la rivière Sahatandra). L’exiguïté du relief n’est pas favorable au développement de la riziculture irriguée. En effet, les bas-fonds sont généralement étroits dans la zone. La population locale reçoit des appuis techniques de la part des techniciens d’Ambatovy pour améliorer la production de la riziculture irriguée : dotation de matériels agricoles, intrants et semences améliorés. La riziculture est généralement associée à des cultures vivrières (manioc, patate douce…) et des cultures de rentes, notamment le gingembre, la banane, le café et quelques cultures maraichères. La rivière constitue également une source de revenu de la population locale, notamment par la pêche aux anguilles et aux écrevisses. La prise est vendue soit à Ambavaniasy (RN2) soit au niveau des grands villages (chef-lieu de fokontany et/ou chef-lieu de Commune). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 63 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Culture maraichère sur la berge de la Sahatandra Culture de manioc sur versant Bananier en bordure de la Sahatandra Caféier au village de Fanovana 7.2.3 Autres La majorité de la population est d’origine Bezanozano et Betsimisaraka. L’activité minière la plus proche est la mine et l’usine de graphite à Falierana Andasibe. 7.3 POLITIQUES DE SAUVEGARDE DE LA BANQUE MONDIALE APPLICABLES Cette section résume les politiques de sauvegarde de la Banque Mondiale qui contribuent à la viabilité et à l’efficacité du développement dans le cadre des projets et programmes de la Banque en aidant à éviter ou atténuer les méfaits de ces activités sur les populations et l’environnement. PO 4.01 – Evaluation environnementale ☒ PO 4.04 – Habitats naturels ☒ La rivière Sahatandra constitue un habitat pour des espèces halieutiques telles que les anguilles et les écrevisses. PO 4.11 – Patrimoine culturel ☐ Le site n’est pas connu pour contenir des ressources culturelles matérielles particulières. PO 4.12 – Réinstallation involontaire de personnes ☒ La libération d’emprise peut impacter sur les parcelles exploitées. PO 4.37 – Sûreté des barrages ☐ Application des mesures génériques habituelles de sûreté des barrages car hauteur de seuil <15m. 7.4 RECOMMANDATIONS POUR LA SUITE DES ÉTUDES La mise en place du seuil risque de réduire la valeur socio-économique de la rivière Sahatandra, en particulier en termes touristique, ainsi qu’en termes de ressources halieutiques. D’autre part, l’existence de la voie ferrée au droit du site constitue une contrainte socio-environnementale non négligeable. Un passage de train a lieu régulièrement, 4 fois par semaine (Moramanga-Toamasina et Moramanga-Ambila) ; l’intégration des travaux devra donc être réfléchie pour qu’ils ne deviennent pas des obstacles au trafic ferroviaire habituel, stratégique pour l’économie de la région. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 64 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Enfin, des villages et hameaux sont présents dans les proches environs du site (dans un rayon d’un peu plus de 1km autour du site), dont le chef-lieu de fokontany de Fanovana et le village d’Ambidinikoma. L’implantation du projet impactera ces villages, notamment en termes de gênes et nuisances durant les travaux (trafic, bruit, émissions atmosphériques …). 7.5 RÉFÉRENCES 1. CREAM 2009 – Monographie de la Région Alaotra – Mangoro / Annexe 1 2. Donnée Fokontany, Recensement 2013 3. CREAM 2009 – Monographie de la Région Alaotra – Mangoro / Annexe 3 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 65 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 8 DESCRIPTION DE L’AMÉNAGEMENT PROPOSÉ ET CONCEPTION 8.1 DESCRIPTION DE L’AMÉNAGEMENT 8.1.1 Seuil, prise, chemin d’eau et centrale hydroélectrique Tel qu’illustré à la Figure 37, trois alternatives de positionnement du seuil déversant et de l’ouvrage de prise ont été identifiées. C’est l’alternative « A » qui a finalement été retenue pour les raisons suivantes : 1) Le site est caractérisé par la présence en rive droite de la ligne de chemin de fer reliant Antananarivo à la côte Est, à une altitude de quelques mètres supérieure au niveau d’eau dans la rivière. La différence d’altitude entre la ligne de chemin de fer et le niveau d’eau dans la rivière est d’autant plus faible que l’on se rapproche du tunnel ferroviaire (axe « B » et « C »). L’amplitude des crues est telle qu’une longueur importante de seuil déversant est nécessaire afin de minimiser le relèvement du plan d’eau. Les axes « B » et « C » ne permettent pas d’évacuer la crue de projet sans inonder la ligne de chemin de fer. 2) L’axe « A » permet de gagner 6m de hauteur de chute (brute) sur la hauteur totale, ce qui représente environ 8%. Le productible du site et par conséquent sa rentabilité seront dès lors significativement plus importants. 3) Lors des phases de chantier, les localisations « B » et « C » seraient plus compliquées à mettre en œuvre car les travaux en rivières ne pourraient avoir lieu que durant la période d’étiage (pas de place pour mettre en place un dérivation provisoire) et engendreraient dès lors une durée de la phase chantier plus longue. Figure 37. Localisation des ouvrages de prise et de restitution Selon l’axe « A », le seuil bénéficiera de la petite île présente au milieu de la rivière. Cela permettra une diversion plus aisée de la rivière en phase chantier ainsi que de réduire la quantité de matériaux à mettre en SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 66 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana œuvre pour la construction du seuil. La longueur totale du seuil est estimée à 123m avec une hauteur de crête moyenne d’approximativement 3.20m. L’ensemble du schéma d’aménagement proposé est présenté à la Figure 38 ci-dessous. Les ouvrages de prise, le chemin d’amenée d’eau et la centrale hydroélectrique seront localisées en rive droite, afin de ne pas nécessiter la construction d’un pont surplombant la rivière Sahatandra qui engendrerait des coûts et délais supplémentaires importants. Un canal couvert d’une longueur de 410m et de section rectangulaire acheminera l’eau de la prise jusqu’à la chambre de mise en charge. Ce canal se situé en contrebas du tracé du chemin de fer et contournera la colline afin d’éviter le creusement d’une galerie à proximité de la galerie existante pour le chemin de fer et d’ainsi minimiser les risques et coûts du projet. Le canal aura une pente faible afin de minimiser les pertes de charge. Longue de 95m, la conduite forcée acheminera l’eau de la chambre de mise en charge vers la centrale hydroélectrique située en contrebas de la chute principale. Des vannes de chasse seront nécessaires afin d’éviter que les sédiments ne s’accumulent devant la prise. Figure 38. Schéma d’aménagement proposé Les coordonnées géographiques de la localisation des ouvrages principaux sont présentées dans le tableau ci- dessous : OUVRAGE LATITUDE* LONGITUDE* Seuil -18.915° 48.543° Prise d’eau -18.916° 48.543° Centrale hydroélectrique -18.913° 48.547° * Exprimé en degrés décimaux, WGS1984 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 67 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 8.1.2 Type d’aménagement Le site de Fanovana sera un aménagement hydroélectrique au fil de l’eau, sans possibilité de modulation. 8.1.3 Débit d’équipement A ce stade d’étude, le débit d’équipement considéré sera le débit atteint ou dépassé 40% du temps (Q40%), soit 146 jours par an. Pour le site de Fanovana, ce débit est de 16 m³/s, tel que présenté dans la courbe des débits classés reprise à la Figure 39 ci-dessous. Figure 39. Courbe des débits classés de la Sahatandra à Fanovana Sahatandra @ G407 (Fanovana) PROBABILITÉ Probabilité de dépassement [jours/an] DÉBIT DE 0 37 73 110 146 183 219 256 292 329 365 DÉPASSEMENT 180 [M³/S] [L/S/KM²] [-] 160 6.7 12.83 Q95% 140 7.7 14.82 Q90% 120 9.2 17.68 Q80% Débit [m³/s] 100 10.7 20.47 Q70% 80 12.2 23.45 Q60% 14.1 27.07 Q50% 60 16.0 30.73 Q40% 40 19.4 37.24 Q30% 20 22.6 43.43 Q20% 0 30.2 57.95 Q10% 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Probabilité de dépassement [-] Le choix final du débit d’équipement devra s’effectuer au stade d’étude de faisabilité sur base d’une analyse économique de variantes. La courbe des débits classés devra également être validée par les données hydrologiques supplémentaires qui seront disponibles à la station hydrométrique de Fanovana. 8.1.4 Crues de projet Le bassin versant de la Sahatandra est localisé sur le versant Est de l’île de Madagascar qui est caractérisé par de fortes pentes ainsi qu’une exposition aux nombreux cyclones arrivant de l’Océan Indien. Il en résulte des débits de crues élevés malgré un couvert forestier important. Plusieurs organismes nationaux se sont penchés sur la problématique de la définition de la crue à considérer pour le dimensionnement des évacuateurs de crues. Seules les méthodes américaines et françaises sont développées ci-dessous. Selon l’USACE (United States Army Corps of Engineers) dans Recommended guidelines for safety inspection of dams14, un barrage peut être classifié selon 2 paramètres : la taille de l’ouvrage et le risque potentiel. Les tableaux ci-dessous présentent les classifications. 14 Recommended Guidelines for Safety Inspection of Dams, USACE - Department of the Army - Office of the chief of engineers, ER 1110-2-106 , 26 Sept 1979 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 68 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Tableau 9. Classification des tailles d'ouvrage selon l'USACE CATÉGORIE DE VOLUME DE LA RETENUE HAUTEUR DU BARRAGE TAILLE (AC-FT – HM³) (FT – M) < 1000 Ac-ft < 40 Ft Petit < 1.2 hm³ < 12.19 m > 1000 Ac-ft et < 50 000 Ac-ft > 40 Ft et < 100 Ft Moyen >1.2 hm³ et < 61.7 hm³ 12.19 m et < 30.48 m > 50 000 Ac-ft > 100 Ft Grand > 61.7 hm³ > 30.48 m Dans le tableau ci-avant, la hauteur du barrage est calculée du point le plus bas de l’ouvrage au niveau maximum de la retenue. La classe d’ouvrage est définie soit par le volume de la retenue, soit par la hauteur du barrage, en fonction de la caractéristique présentant la plus grande catégorie. L’ouvrage prévu sur la Sahatandra sera de moins de 12m de hauteur. Pour cette cote, le volume du réservoir sera inférieur à 1.2 hm³. Par conséquent, la catégorie de taille de l’ouvrage est « Petit ». En ce qui concerne le risque, ce dernier peut être considéré comme étant « Bas » suivant le tableau ci- dessous : il n’y a pas de risque de pertes humaines par rupture des ouvrages. De même, aucune industrie ou zone cultivée significative n’a pu être observée en aval du site retenu pour le seuil. Tableau 10. Classification des risques selon l'USACE CATÉGORIE DE RISQUE PERTES HUMAINES PERTES ÉCONOMIQUES Aucune Minimes Bas (Pas de constructions habitables permanentes) (Zones rurale non ou peu aménagées) Quelques-unes Appréciable Notable (Pas de développement urbain et seules (Zones agricoles, industrielles ou quelques constructions habitables) aménagements notables) Excessive Haut Au-delà de quelques-unes (Zone importante d’industrie ou d’agriculture) Le Tableau 11 présente les recommandations de l’USACE quant à la crue de dimensionnement à considérer en fonction du risque présenté par la rupture de l’ouvrage et de la taille de celui-ci. La crue de dimensionnement est exprimée soit par sa période de retour, soit par rapport à la PMF. La PMF (Probable Maximum Flood ou Crue Maximale Probable) correspond à la plus grande crue qui puisse survenir par la combinaison la plus grave des conditions météorologiques, géographiques, géologiques et hydrologiques critiques, raisonnablement possibles dans un bassin versant. Tableau 11. Crue de dimensionnement selon l'USACE RISQUE TAILLE CRUE DE DIMENSIONNEMENT Petit Crue de période de retour de 50 ans à 100 ans Bas Moyen Crue de période de retour de 100ans à ½ PMF Grand ½ PMF à PMF Petit Crue de période de retour 100ans à ½ PMF Notable Moyen ½ PMF à PMF Grand PMF Petit ½ PMF à PMF Haut Moyen PMF Grand PMF SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 69 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Dans le cas de l’aménagement hydroélectrique de Fanovana, l’USACE recommande considérer comme crue de projet une crue de période de retour de 50 ans à 100 ans. C’est la crue centennale, estimée à 1351 m³/s (2596 L/s/km²) par l’étude hydrologique présentée à la section 5.5 (la crue décennale étant estimée à 646 m³/s) qui sera considérée comme crue de projet. En effet, l’amplitude de cette crue est telle, comparée au débit médian de 14.1 m³/s, que la crue centennale semble un compromis raisonnable entre risque et coûts pour le dimensionnement des ouvrages. 8.2 CONCEPTION DES OUVRAGES 8.2.1 Type de seuil et caractéristiques Etant donné la nature des fondations ainsi que la charge d’eau estimée, un ouvrage poids en béton à seuil déversant semble le mieux adaptée. Comme mentionné à la section 8.1, il est recommandé que le profil hydraulique du seuil soit profilé afin de minimiser le relèvement du plan d’eau. Une structure en béton est également particulièrement recommandée pour les ouvrages submersibles. Ce choix est motivé par les éléments suivants : - La géologie locale montre que le rocher est de bonne qualité, adapté aux fondations d’un seuil en béton ; - Etant donné les débits de crue importants, il est nécessaire que le seuil soit le moins haut possible afin de minimiser l’impact du relèvement du plan d’eau sur les terres situées en amont et sur la voie ferrée. - Un seuil à écoulement libre (non vanné) sera plus aisé à construire et de conception plus sûre étant donné l’absence d’un risque de dysfonctionnement ou de mauvaise opération des vannes, particulièrement pendant les épisodes de crues. Le seuil sera équipé en rive droite de vannes de chasses afin de permettre la chasse des sédiments qui s’accumuleraient devant la prise d’eau (voir section 8.2.3). La fonction principale d’un évacuateur de crues, ou déversoir de sécurité, est de permettre le passage des débits de crues exceptionnelles au droit d’un seuil, sans que celui-ci et/ou ses fondations ne soient endommagés et sans que le niveau d’eau dans la retenue ne dépasse le niveau d’eau exceptionnel. Dans le cas de l’aménagement de Fanovana, étant donné la proximité de la ligne de chemin de fer (voir section 8.1.1), il est opportun de chercher à minimiser le relèvement du plan d’eau lors de crues extrêmes. C’est pourquoi l’aménagement hydroélectrique de Fanovana sera équipé d’un évacuateur de crue dont le profil hydraulique sera de type « Creager ». Le profil de ce type de déversoir se rapproche du profil hydraulique de la nappe déversante par un déversoir à crête mince. L’avantage d’un tel profil est que, à débit équivalent, le déversoir à profil Creager est caractérisé par un relèvement du plan d’eau inférieur à celui engendré par un déversoir à crête épaisse. De manière équivalente, à charge hydraulique identique, il faudra une longueur de déversoir plus longue pour un déversoir à crête épaisse que pour un déversoir à profil Creager. Le débit transitant par un seuil déversant est calculé suivant l’expression suivante : 3 = ℎ2 √2 dans laquelle Q est le débit [m³/s], Cd le coefficient de débit [-], L la longueur de la crête déversante [m], h la charge d’eau totale (énergie statique et dynamique) sur le déversoir [m] et g l’accélération de la gravité [m/s²]. La comparaison de la capacité de l’évacuateur de crue a été faite sur base d’un coefficient de débit de 0.325 pour le déversoir à crête épaisse et d’un coefficient de 0.4806 pour le déversoir profilé et pour le débit de SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 70 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana dimensionnement (crue de projet). Il est important de noter que le coefficient de débit d’un déversoir de type Creager varie en fonction de la charge d’eau (pris en compte dans les calculs de cette étude). La différence d’efficacité entre les deux types de déversoir est illustrée à la Figure 40 ou l’on observe que pour la crue de projet (1351 m³/s), un déversoir à profil Creager permet de diminuer le niveau du plan d’eau d’environ 1.10m. Figure 40. Capacité de l’évacuateur de crue Compte-tenu de la côte de la plateforme du chemin de fer au droit du seuil (cote 586.0), d’une marge de sécurité de 80cm au-dessus de la charge d’eau correspondant à la crue de projet (3.0m), la crête du seuil déversant est fixée à la cote 582.20. Le radier des vannes de chasse est fixé à la côte 579.0. Le seuil déversant aura une longueur de 106 m afin de pouvoir évacuer la crue de projet. La stabilité du seuil résulte de la forme choisie pour ce dernier. Pour le site de Fanovana, la face amont du seuil sera verticale dans le contexte de l’étude préfaisabilité mais devra être confirmée lors de l’étude de faisabilité en fonction d’une topographie plus détaillée. La crête de l’évacuateur de crue aura un profil hydraulique conforme aux standards et recommandations de la US Army Engineer Waterways Experimental Station (WES) dans le but de minimiser les risques potentiels décollements de la nappe déversante ainsi que de cavitation. Les caractéristiques principales de l’évacuateur de crue sont reprises dans le Tableau 12 et une coupe type du profil est présentée à la Figure 41. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 71 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Tableau 12. Caractéristiques de l’évacuateur de crue PARAMÈTRE UNITÉ VALEUR Niveau inondation chemin de fer au droit du seuil m 586.0 Marge de sécurité m 0.80 Niveau d'eau crue de projet m 585.2 Niveau radier vanne de chasse m 579.0 Charge de dimensionnement m 3.0 Crue de dimensionnement m³/s 1351 Longueur déversante nécessaire m 123 Niveau crête déversoir m 582.20 Hauteur de pelle du déversoir (par rapport à Zvc) m 3.20 Figure 41. Coupe type d’un déversoir à profil de type Creager 8.2.2 Dérivation temporaire La dérivation temporaire a pour objectif la mise à sec d’une partie de la rivière afin de permettre la construction des ouvrages de dérivation décris dans la section précédente. Comme indiqué à la section 8.1.1, le site de Fanovana est caractérisé par la présence d’une ile au centre du lit de la rivière. La dérivation temporaire sera mise en place consécutivement en rive gauche puis en rive droite afin de pouvoir isoler chaque bras de rivière séparément. Elle consistera en un batardeau en remblais compactés ou, si les conditions de terrain le permettent, en un ensemble de palplanches vibro-foncées. 8.2.3 Ouvrages de vidange L’ouvrage de vidange est destiné à permettre l’inspection de l’ouvrage de retenue (déversoir) ainsi que la prise d’eau. L’ouvrage de vidange permet de réaliser des purges en créant un courant fort ayant pour effet d’emporter les sédiments accumulés à proximité de l’ouvrage de prise. La chasse sera assurée par des vannes de chasse (vannes segments) dont le radier est positionné à une cote proche de celle du lit naturel de la rivière. Celles-ci seront placées à l’extrême droite du déversoir, afin de jouxter les ouvrages de prise et de permettre une purge efficace. Le nombre de passes vannées ainsi que leur dimension ont été calculés afin de pouvoir assurer une mise à sec des ouvrages de prise durant au moins 90% du temps, soit 329 jours par an. Cet objectif est atteint avec la mise en place de trois passes vannées de section carrée de 2.0m de côté. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 72 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Tableau 13. Caractéristiques des vannes de chasse PARAMÈTRE SYMBOLE UNITÉ VALEUR Niveau d'eau crue de projet ZRWS m 585.20 Niveau crête déversoir ZCRT m 582.20 Niveau radier vanne de chasse Zvc m 579.0 Niveau max vanne de chasse m 581.1 Nombre de passes vannées n - 3 Coefficient de débit (vanne en charge) CD_VC-charge - 0.6 Coefficient de débit (écoulement surface libre) CD_VC-surface libre - 0.35 Largeur BVC m 2.10 Hauteur HVC m 2.10 Débit évacué par VC @ Zintake - écoulement libre QVC@Zintake m³/s 18.6 Débit évacué par VC @ ZCRT - en charge QVC@ZCRT m³/s 47.2 Débit évacué par VC @ ZRWS - en charge QVC@ZRWS m³/s 72.6 8.2.4 Chemin d’eau 8.2.4.1 Prise d’eau La prise d’eau sera localisée en rive droite dans la continuité du seuil déversant. La prise sera suivie d’un canal recouvert afin de protéger ce dernier d’éventuels débris provenant du chemin de fer. Des vannes de chasse seront localisées dans la continuité du seuil déversant, à gauche de la prise afin d’éviter l’accumulation de sédiments devant cette dernière. La conception des vannes de chasse est détaillée à la section 8.2.3 ci-dessous. La prise sera équipée d’une vanne de chasse dans la zone de transition vers le canal afin de permettre une chasse des sédiments qui seraient éventuellement entrés dans la prise vers la rivière. Elle sera également équipée d’un dégrilleur automatique à l’amont des vannes de prise, afin d’éviter que des débris flottants ou de grosses pierres ne viennent obstruer les vannes de prise. La section des barres et leur espacement seront déterminés durant l’étude de faisabilité. La prise est dimensionnée en tenant compte des contraintes suivantes : - Le niveau du radier de la prise sera calé 1m au-dessus du radier des vannes de chasse ; - La vitesse de l’eau à l’entrée du dégrilleur et des grilles ne devra pas être supérieure à 0.8m/s afin de minimiser les turbulences et de faciliter le dégrillage. Les pertes de charge seront également réduites. Ainsi, la prise sera constituée de 5 passes de section carrée de 1.80m de côté, suivie d’un entonnement qui guidera les lignes de courant de manière graduelle vers le canal de tête. Le radier de la prise sera calé à la cote 580 et les vitesses à l’entrée seront de 1m/s pour le débit d’équipement de 16m³/s. Ces détails sont explicités dans le Tableau 14 ci-dessous. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 73 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Tableau 14. Caractéristiques de la prise PARAMÈTRE UNITÉ VALEUR Niveau radier prise d'eau m 580.0 Niveau plafond prise d'eau m 582.1 Débit d'équipement Q40% m³/s 16.0 Surface totale nécessaire pour Qe-v1 et vmax m² 22.8 Nombre de passes - 5 Largeur d’une passe m 2.20 Hauteur d’une passe m 2.20 Coefficient de débit (en charge) - 0.6 Vitesse à l’entrée m/s 0.7 L’entonnement, qui aura pour objectif de faire converger les lignes de courant vers le canal de tête aura, pour des raisons hydrauliques, une longueur approximative de 2.5 fois la largeur de la prise, soit 31.5m. L’étude de faisabilité étudiera de manière détaillée le comportement hydraulique de la prise et adaptera sa conception en conséquence. 8.2.4.2 Dégraveleur et Dessableur L’étude de la quantification des pertes en terre du bassin versant réalisée au paragraphe 5.6 conclut que le site de Fanovana ne devrait pas présenter un transport solide trop important, à part lors d’événements de crues importantes, qui engendrerait des problèmes d’opération et de maintenance de la centrale hydroélectrique. Ceci est confirmé par les observations réalisées à différentes périodes de l’année lors des visites du site. Par conséquent, aucun système de dessablage à proprement parlé ne sera prévu en aval de la prise. Les sédiments qui s’accumuleraient devant la prise seront évacués par les opérations de chasses régulières au travers des vannes de chasses conçues à cette fin. Les sédiments qui s’accumuleraient dans l’entonnement de la prise, avant l’entrée dans le canal, seront évacués par une vanne prévue à cette effet et permettant une chasse vers la rivière, avec une restitution en aval des vannes de chasse. 8.2.4.3 Canal Le canal de tête sera en béton et aura une section rectangulaire. Il sera recouvert afin de le protéger d’éventuels débris provenant du chemin de fer ainsi que d’éviter la chute de tiers dans le canal. Le canal sera équipé d’un évacuateur de crue (déversoir) latéral. La pente du canal sera maintenue en dessous de 0.05% afin de minimiser les pertes de charge. Les dimensions du canal sont définies sur base de l’équation de l’écoulement uniforme selon Manning : 2 1 −1 3 2 = = ℎ Equation dans laquelle A est la section mouillée [m²], V la vitesse moyenne de l’eau [m/s], n le coefficient de Manning, ℎ le rayon hydraulique [m] et i la pente du canal [-]. Le canal est dimensionné de manière à ce que: - la vitesse moyenne soit inférieure à 2m/s afin d’éviter l’érosion du béton du canal. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 74 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana - la section soit la plus économique possible : pour un débit, une pente et un coefficient de Manning fixé, le débit sera maximum lorsque le rayon hydraulique (rapport de la section mouillée sur le périmètre mouillé) est maximum. Le canal aura une section rectangulaire de 4.5m de largeur pour une hauteur d’eau de 2.11m à laquelle viennent s’ajouter une revanche de 25cm, qui résulte en une hauteur totale de 2.40m (en arrondissant à l’unité supérieure). Le canal aura une longueur de 410m suivant une pente de 0.05%. Afin de pouvoir évacuer les éventuels sédiments de traille grossière dans le canal, ce dernier sera équipé d’un piège à cailloux dans sa partie amont, après l’entonnement de la prise d’eau. Ce piège à cailloux sera constitué d’une sur-profondeur d’un mètre sur une distance de 6 mètres et équipé d’une vanne qui permettra l’évaluation des sédiments vers le lit naturel de la rivière. La possibilité d’un départ en conduite forcée, directement après l’ouvrage de prise, sera évaluée lors des études détaillées. 8.2.4.4 Conduites forcées Le canal se termine dans une chambre de mise en charge qui servira de départ pour la conduite forcée. Une vanne de purge vers la rivière sera prévue afin de pouvoir vidanger le canal ainsi que les particules qui auraient sédimenté dans ce dernier. La chambre de mise en charge sera équipée d’un déversoir de sécurité en cas d’apports trop important en provenance du canal ou permettant l’évacuation du surplus d’eau lors de variations d’admission au niveau des turbines (réduction de la production, mise à l’arrêt d’un groupe, …). La conduite forcée aura une longueur de 95m à l’air libre. La conduite sera supportée par des blocs support en béton armé. Des blocs d’ancrage seront placés à chaque coude pour reprendre les efforts liés au changement de direction de l’écoulement. Un dispositif approprié permettant la dilatation thermique de la conduite devra être défini en phase de faisabilité. Afin de limiter les pertes de charge à maximum 2% de la chute brute, la conduite forcée aura un diamètre de 2m. 8.2.5 Equipements électromécaniques 8.2.5.1 Données de base Les constantes de base suivantes sont considérées pour l’ensemble des calculs et considérations relatives aux équipements: CONSTANTE SYMBOLE UNITÉ VALEUR Accélération de la pesanteur g m/s2 9.786 Température moyenne de l'eau Teau C 20 Masse volumique de l'eau à 20C ρ kg/m3 998.2 8.2.5.2 Courbe des débits classés utile La courbe des débits classés de la rivière a été déterminée au chapitre 8.1.3 du présent rapport. Elle ne correspond cependant pas directement au débit à disposition des équipements. En effet, la rivière Sahatandra sera court-circuitées sur une longueur d’approximativement 610m. Il est dès lors opportun de laisser en tout temps un débit écologique de restitution dans la rivière. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 75 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana En l’absence de normes en la matière, il est convenu de fixer ce débit à 705 l/s, ce qui correspond à environ 10% du débit garanti (Q95%) de la rivière. Ce débit étant non disponible pour le turbinage, il est nécessaire de le retrancher de la courbe des débits classés de la rivière pour obtenir la courbe des débits classés utiles. La courbe des débits classés potentiellement turbinables s’obtient finalement en considérant le débit d’équipement retenu dans le cadre de cette étude de préfaisabilité, à savoir 16 m3/s. Cette valeur devra être affinée dans une étude de faisabilité permettant de déterminer le débit d’équipement optimal d’un point de vue technique et économique. Figure 42. Courbes des débits classés turbinables de la Sahatandra sur le site de Fananova 8.2.5.3 Choix du type de turbine La dénivellation (chute brute) à disposition ainsi que le débit d’équipement envisagé se situent dans le domaine d’application des turbines Francis. Leur rendement est élevé aux environs de leur débit maximal. Il baisse relativement rapidement dès que le débit turbiné est inférieur à 50-60% du débit unitaire maximal. Une chute brute de l’ordre des 70 m pourrait également permettre l’installation de turbines Pelton. Les débits en jeux sont cependant trop importants et conduiraient à des vitesses de rotation très lentes, quand bien même un nombre important de turbines serait installé. Ce type de machine est donc écarté. Une troisième alternative serait la turbine à flux traversant. Si cette possibilité, comme la Pelton, permettrait une très grande stabilité des rendements, le couple débit d’équipement-dénivellation conduirait à concevoir des machines en marge du domaine classique d’utilisation et de disponibilité sur le marché. On relève en outre que ce choix conduirait à des configurations à paliers multiples abaissant le niveau de fiabilité de l’ensemble. Enfin, ces machines, à l’échelle de ce projet, sont dans l’ensemble plus fragiles et moins performantes que les turbines Francis et Pelton. Ce type est donc également écarté. 8.2.5.4 Choix du débit d’équipement unitaire et du nombre de turbines Le projet prévoyant le raccordement au réseau interconnecté d’Antananarivo (RIA), il est important de rechercher des solutions permettant de maximiser la production. Le débit total d’équipement retenu étant de SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 76 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 16m³/s et le débit disponible minimal garanti 95% du temps étant de 6.7m3/s, une solution à une seule turbine n’est pas souhaitable, les performances étant relativement faibles lorsque le débit partiel est inférieur à 50% du débit unitaire de la turbine. Par ailleurs, il est souvent intéressant de disposer de plusieurs groupes pour des raisons de sécurité d’approvisionnement et d’entretien. Avec deux groupes, par exemples, il est possible de prévoir les opérations d’entretien en période d’étiage et de ne tourner qu’avec une machine pendant la révision de la seconde. Enfin, les relatives difficultés d’accès favorisent l’installation de plusieurs groupes plus facilement transportables et installables qu’un seul groupe de grande taille. Ceci se ressent également au niveau des infrastructures de la centrale, notamment pour ce qui concerne le pont roulant qui pourra être de capacité moindre, les charges étant plus faibles. L’ensemble de ces raisons conduisent, au stade de la préfaisabilité, à choisir une configuration à deux turbines identique utilisant chacune 8 m3/s. Le nombre exact pourra être affiné dans le cadre d’une analyse comparative technique et économique en étude de faisabilité. 8.2.5.5 Définition de la chute nette La chute nette pour une turbine Francis doit tenir compte de la perte d'énergie correspondant à la vitesse restante en sortie d'aspirateur. Cette vitesse dépend de critères propres à chaque constructeur. Elle est en général proche de 2 m/s, valeur qui sera retenue dans cette étude. Ainsi, la chute nette peut s'exprimer de la manière suivante : v2 H (Q)  Z (Q)  H rc (Q)  2g [m] Avec: H(Q): chute nette fonction du débit turbiné [m] Z(Q): dénivellation [m] Hrc(Q) : perte de charge dans la conduite [m] v: vitesse en sortie d'aspirateur, soit 2.0 m/s [m] g = 9.786 [m/s2] Le choix d'une vitesse de 2 m/s est un compromis entre la récupération de l'énergie cinétique dans l'aspirateur et les conditions d'écoulement en sortie de turbine. De plus, on admettra à ce stade que la perte dans l'aspirateur est constante quel que soit le débit turbiné. Par ailleurs, la turbine Francis étant une machine à réaction ne nécessitant pas de dénoyage, le niveau aval à considérer est le plan d’eau aval qui peut être soit le niveau de la rivière, soit le niveau maintenu constant dans le canal de fuite par un déversoir. Dans le cas présent, le niveau choisi pour la dalle de la centrale est très haut relativement à la rivière (510.40m), ceci dans le but de mettre l’installation hors crue extrême (niveau d’eau aval estimé à 509.40 m). Le choix est fait de sélectionner des groupes hydroélectriques Francis à axe vertical. Cette manière de faire permet d’implanter les turbines de sorte que leur plan médian soit au niveau de la dalle de la centrale, garantissant que les alternateurs sont toujours hors crue. Si l’on considère par ailleurs que la hauteur d’aspiration pour des machines de ce type fonctionnant dans ces conditions sera au maximum de l’ordre du mètre, le niveau aval pourrait par conséquent être posé comme étant égal à 509.40 m. En considérant que le plan d’eau dans la chambre de mise en charge sera de 581.90m, la dénivellation ainsi exploitable serait de SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 77 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 72.5m. Le niveau aval serait maintenu constant par un déversoir arasé à l’altitude de 509.40 m. Ce choix permettra d’assurer un fonctionnement normal des turbines en cas de crue extrême. Une optimisation plus poussée de la dénivellation pourra être faite dans les phases ultérieures du projet. 8.2.5.6 Principe de fonctionnement de l'installation de turbinage La régulation des turbines sera asservie à la mesure de niveau amont effectuée dans la chambre de mise en charge de la conduite forcée. Le fonctionnement prévu de l'installation est le suivant :  Tant que le débit disponible est inférieur au débit minimum de fonctionnement d’une turbine, la centrale est à l’arrêt,  Tant que le débit disponible est compris entre les débits minimum et maximum d’une turbine, toute l'eau passe par un seul groupe hydroélectrique,  Dès que le débit disponible dépasse le débit maximum d’une turbine, la seconde machine entre en fonction. La première machine réduit son ouverture, tandis que la seconde augmente la sienne, jusqu’à ce que les deux turbines fonctionnent à la même ouverture,  Le réglage des deux machines se fait alors en parallèle jusqu’à ce que chacune fonctionne à sa pleine ouverture en fonction du débit total disponible,  Dès que le débit disponible dépasse le débit maximum des deux turbines, le surplus est déversé à la chambre de mise en charge,  Lorsque le débit diminue, le système de contrôle commande réduit l’ouverture des deux turbines selon les séquences inverses. En cas d'arrêt d’un ou deux groupes, le surplus de débit est déversé à la chambre de mise en charge. 8.2.5.7 Turbines Francis De manière générale, les indications suivantes correspondent à des turbines pré-dimensionnées selon la base de données du consultant. Elles sont fournies à titre indicatif et peuvent varier en fonction du constructeur. Les performances et caractéristiques des turbines (vitesse de rotation, garanties de rendement, fiabilité, etc.) correspondent à des machines pour lesquelles le constructeur peut prouver indiscutablement la provenance de ses garanties. Ainsi, les caractéristiques annoncées sont réalistes, pour autant que les turbines soient construites conformément à un profil hydraulique issu de développements en laboratoire. Le calcul fondé sur l'énergie massique, la vitesse de rotation et le débit maximum permettent de déterminer les caractéristiques et dimensions suivantes des turbines: Débit d'équipement m3/s 16.0 Dénivellation m 72.50 Perte de charge au débit d’équipement m 1.5 Perte par vitesse restante m Env. 0.2 70.8 Chute nette au débit d'équipement m Nombre de machines - 2 Francis à axe vertical avec roue en porte à faux sur Type de turbine - l'arbre de l'alternateur Puissance mécanique unitaire maximale kW 5000 Vitesse de rotation t/min 500 Vitesse d'emballement t/min 1100 Diamètre de référence de la turbine D 1e mm 1100 Hauteur d’aspiration maximale m ≈ 1.0 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 78 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Le choix d’une disposition à axe vertical et de roues en porte à faux est fait pour simplifier les opérations de montage et d’alignement, ainsi que pour simplifier le démontage des machines lors des opérations d’entretien. Cette configuration permet de limiter le nombre de paliers du groupe à un palier et un palier butée, tous deux situés dans l’alternateur, ce qui a pour effet d’augmenter la fiabilité. Dans les phases ultérieures des études, des variantes de vitesse de rotation pourront être analysées, étant entendu que plus elle sera élevée plus, la hauteur d’aspiration devra être réduite. Figure 43. Exemple de deux turbines Francis à axe vertical 8.2.5.8 Alternateurs Les alternateurs de cette gamme de puissance sont généralement proposés en standard à des tensions de 690V ou 5.5 kV. Les principales caractéristiques des alternateurs sont les suivantes : Type Synchrone triphasé Axe Vertical avec roue de turbine en porte à faux Fréquence en Hz 50 Puissance en kVA 5200 Cos φ 0.9 Surcharge 110% de Sn pendant 2h (Echauffement selon classe F) Tension de service en V 690 V ou 5.5 kV Vitesse de rotation en t/min 500 Vitesse d'emballement en t/min 1100 Axe Vertical avec roue de turbine en porte-à-faux Protection IP 23 Isolation Classe F, exploité en classe B SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 79 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 8.2.5.9 Vanne de garde et de sécurité Chaque turbine possédera une vanne de garde et de sécurité DN 1200 PN 10. Elle permettra d’isoler la turbine en cas de révision et d’assurer sa sécurité en cas d’arrêt d’urgence ou de défaut de fermeture du distributeur. Elle sera de type papillon excentrique. Son ouverture se fera par vérin oléo-hydraulique, sa fermeture par contrepoids. 8.2.5.10 Groupe hydraulique de commande Chaque groupe possédera un groupe oléo-hydraulique de commande haute pression qui permettra de manœuvrer le distributeur de la turbine et la vanne de garde et de sécurité. Il sera équipé d’un accumulateur permettant d’assurer la sécurité en cas de défaut de la pompe haute pression. 8.2.5.11 Contrôle-commande La centrale étant prévue pour fonctionner de manière entièrement automatique, sa régulation et son exploitation devront être des plus simples, réduisant au minimum les interventions. La régulation de débit sera asservie au niveau d'eau amont de la chambre de mise en charge, lequel sera mesuré au moyen d’une sonde liée à la centrale par fibre optique. Chaque groupe de production possédera une armoire de contrôle et commande dédiée. Un automate de centrale sera également installé pour gérer les deux groupes. Si nécessaire pour maintenir la fréquence du réseau, l'installation disposera d'une régulation de vitesse. Chaque turbine devra pouvoir fonctionner en automatique ou en manuel. La fonction manuelle sera verrouillée par clé pour éviter toute fausse manœuvre. En cas de déclenchement de réseau, le redémarrage se fera de manière automatique. Pour des raisons de sécurité du personnel d’exploitation de la centrale et du réseau électrique, le redémarrage automatique consécutif à une alarme, quand bien même celle-ci disparaîtrait sans intervention humaine, ne devra pas être autorisé. Les tableaux électriques comprendront les éléments suivants : Commande du distributeur avec affichage de l'ouverture, réglage de Cos , de tension et de fréquence, onduleurs. Les indicateurs suivants sont prévus : voltmètres réseau et alternateur, wattmètre, fréquencemètre, mesure du Cos , synchroscope, compte tour, indicateur de niveau amont, compteur d'heures, compteur de démarrages, températures des roulements et du bobinage de l'alternateur, arrêt d'urgence, indicateur de charge de l'alimentation de secours. Les alarmes suivantes seront à considérer : niveau amont insuffisant, pression amont insuffisante, surcharges alternateur, survitesse, arrêt d'urgence, défaut de mise en marche, défaut roulement, défauts bobinages, retour de courant, surcharges batteries, défaut batteries. Une commande à distance pourra être installée. 8.2.5.12 Alimentation de secours Une alimentation de secours en 48 ou 110 V CC comprenant les batteries, les chargeurs, les onduleurs, les indicateurs de charge, les protections, etc., est prévue pour assurer la sécurité en cas de perte de réseau. Les alarmes défaut batterie et surcharge batterie devront être relayées dans le contrôle commande. En fonctionnement normal, l'alimentation de secours sera alimentée par le réseau BT. Il est également prévu d'installer un groupe électrogène de 100 kVA. Sa puissance exacte sera définie dans une phase ultérieure. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 80 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 8.2.5.13 Transformateurs Chaque groupe sera connecté à un transformateur triphasé immergé dans l’huile 5’500 kVA (ou d’une puissance minimale compatible avec la puissance de l’alternateur, en fonction des gammes standards du marché) permettant d'élever la tension de sortie des alternateurs à 63 kV. Il est par ailleurs prévu d’installer un transformateur 63/0.4 kV 100 kVA alimentant les services auxiliaires. Un bloc de cellules 63 kV (arrivée groupe, départ réseau) sera également installé. Ces équipements seront définis selon les standards du marché. 8.2.5.14 Pont roulant La centrale sera équipée d’un pont roulant à déplacement et levage électrique qui permettra toutes les opérations de montage et démontage des groupes, vannes et accessoires. 8.2.5.15 Abrasion L'aménagement ne prévoit pas de dessableur, le transport solide étant défini comme limité. Si de futures investigations venaient démentir cette hypothèse, il serait alors nécessaire de protéger les turbines contre une abrasion excessive, par exemple en appliquant un revêtement spécifique sur les aubes du distributeur et la roue. 8.2.6 Performances énergétiques de l’aménagement La production électrique annuelle est calculée par intégration de la courbe des puissances électriques classées, grâce à l’expression: Eetot = 10-3   g Qt η(Qt) H(Qt) dt [kWh/an] où Eetot = production électrique totale annuelle [kWh/an]  = masse volumique de l’eau, soit ici 998.2 (Teau = 20 °C) [kg/m3] g = constante de gravité, soit ici 9.786 [m/s2] η(Qt) = rendement global de l'installation, produit des rendements de la turbine et de l'alternateur, fonction du débit [-] H(Qt) = chute nette fonction du débit turbiné [m] Les rendements de turbine utilisés sont issus courbes statistiques correspondant à des turbines Francis de taille et puissance similaires, conçues sur la base de modèles testés en laboratoire. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 81 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 44. Rendement type d'une turbine Francis développée en laboratoire 100.00% 90.00% 80.00% 70.00% 60.00% Rendement (-) 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000 Débit relatif de la turbine Q/Qmax (-) Le rendement de l'alternateur, donné en fonction de la puissance relative, est issu des caractéristiques d'une machine standard similaire, disponible sur le marché, comme montré sur la figure ci-dessous. Figure 45. Courbe- type de rendement de l'alternateur Le rendement des transformateurs est admis constant à 98.5%. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 82 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Le tableau suivant présente les résultats des calculs de production. Débit d'équipement en m3/s 16.0 Débit unitaire en m3/s 8.0 Dénivellation en m 72.5 Chute nette au débit d'équipement en m 70.8 Puissance électrique max totale en kW avant transformateur 9370 Puissance électrique max totale en kW après transformateur 9230 Productible annuel en GWh 61.78 Puissance moyenne annuelle en kW 7052 Puissance moyenne /puissance nominale en % 76.4 Nombre d'heures équivalentes à pleine puissance 6693 La production moyenne mensuelle possible est présentée à la figure ci-dessous. Cette production correspond à la simulation de la production de la centrale sur la période 1953-2000 correspond à l’historique de données hydrologiques disponibles, tel que présenté à la section 5.3. Figure 46. Productible mensuel moyen (période 1953-2000) 8.2.7 Centrale hydroélectrique La centrale hydroélectrique sera positionnée en aval de la chute, sur la rive droite. Une route d’accès praticable en camion devra être aménagée afin de permettre la livraison des groupes turbine/alternateur (même si les équipements sont transportés par train jusqu’à proximité du site, il faut pouvoir les transporter du chemin de fer SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 83 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana à la centrale). Une plateforme devra également être aménagée afin de permettre la manœuvre des véhicules longs. Le niveau du radier de la centrale est fixé afin d’assurer que celle-ci reste hors crues. Cependant, les équipements nécessitent un niveau aval minimum pour assurer leur fonctionnement. Un seuil dont la hauteur est gouvernée par le niveau de restitution devra être prévu dans le canal de fuite, à l’aval immédiat de la centrale, afin de garantir la cote de restitution. Le canal de fuite renverra l’eau turbinée dans la rivière, en aval de la centrale. Il aura une longueur de 35m. La centrale sera constituée de 2+1 baies, une par groupe turbine/alternateur et une baie destinée au montage/démontage. Un étage est prévu pour les bureaux, les sanitaires, la salle de commande et la salle de réunion. La zone située sous les bureaux permettra le rangement de l’outillage et des pièces de rechange. Un groupe électrogène de secours y sera également placé. La hauteur de la centrale sera gouvernée par la taille de la plus haute des pièces devant être manutentionnée et par les caractéristiques du pont roulant. Les dimensions de la centrale, estimées à 17.5m de large, 35m de long et 10 m de haut devront être affinées dans les études ultérieures. Pour des raisons de sécurité (risque d’incendie) les transformateurs seront positionnés à proximité immédiate de la centrale, dans un local séparé. Les caractéristiques de la centrale sont reprises dans le tableau suivant ; Tableau 15. Caractéristiques de la centrale PARAMÈTRE UNITÉ VALEUR Niveau d’eau dans la chambre de mise en charge m 581.90 Niveau du radier de la centrale m 510.40 Cote de restitution m 509.40 Longueur de la centrale m 35.0 Largeur de la centrale m 17.5 Hauteur de la centrale m 10.0 Longueur du canal de fuite m 35.0 Etant donné la configuration du site au niveau de la zone de restitution, il pourrait s’avérer intéressant de procéder à un recalibrage du lit de la rivière, tel qu’illustré à la Figure 47 afin de : 1) Faciliter l’écoulement au niveau de la restitution ; 2) Faciliter l’écoulement de la rivière en cas de crue et par conséquent diminuer le niveau d’eau dans la rivière ; 3) Eviter l’accumulation des rochers et autres débris solides charriés par la rivière lors des épisodes de crue au niveau de la zone de restitution. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 84 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 47. Zone de restitution à recalibrer 8.2.8 Lignes de transmission et poste Les options de raccordement pour l’évacuation de l’énergie produite par le site de Fanovana sont les suivantes : - Option1 - Connexion à la ligne 138kV du RIA (Réseau Interconnecté d’Antananarivo) : Le site de Fanovana est situé à environ 2km du RIA. Cependant, une connexion avec la ligne 138kV venant de l’aménagement hydroélectrique d’Andekaleka n’est pas envisageable étant donné que la saturation de cette ligne est confirmée par la JIRAMA. A noter que cette ligne est déjà proche de la saturation avec les trois groupes actuellement installés à Andekaleka. - Option 2 - Connexion avec la ligne 30kV d’Andasibe : Cette ligne à une section de 37.7mm² en almélec. Pour une puissance du site de Fanovana de l’ordre de 10MW, la chute de tension serait de l’ordre de 22% à 40% pour une longueur avoisinant les 40km jusqu’à la ville de Moramanga. Cette option n’est dès lors pas acceptable. Un remplacement des câbles existants par des nouveaux de section de 117mm² ne semble pas envisageable du fait que la plupart des supports et des équipements d’armements devraient également être remplacés. - Option 3 - Construction d’une nouvelle ligne 63kV : étant donné que les options 1 et 2 ne sont pas faisables, la solution sera de construire une nouvelle ligne en 63kV de transport en 117mm² Almélec ou Alu-Acier et de construire un nouveau poste 63KV/30KV à l’approche de la Ville de Moramanga. Cette ligne aura une longueur d’approximativement 45km. Lors de l’étude de faisabilité, le raccordement de la centrale hydroélectrique de Fanovana avec la nouvelle ligne de transport 220kV pourra être étudié avec une comparaison des coûts du Poste 220KV/MT avec la variante en 63kV ci-dessus (option 3). Compte tenu que le village de Fanovana et ses alentours ne sont actuellement pas desservis par le réseau électrique, les études détaillées devront analyser la faisabilité technique et économique d’un départ en moyenne tension à partir de la centrale de Fanovana pour desservir les localités avoisinantes. 8.2.9 Accès Une description des accès existants est présentée et illustrée à la section 0 de ce rapport. Pour l’aménagement du site, il sera nécessaire de créer 3km de piste (dont 1km pour accéder à Fanovana) et un gué pour accéder à la rive droite du seuil. L’accès à la centrale hydroélectrique sera assuré par l’aval, au moyen d’une nouvelle piste de 2 km à créer selon la trace d’un sentier qui rejoint la rivière depuis la piste existante. Il faudra également réhabiliter la piste entre la RN2 et Fanovana sur 4.2km jusqu’à la jonction avec la nouvelle piste vers Fanovana et sur 2.3km jusqu’à la jonction avec la piste vers la centrale. Ces différents accès à réhabiliter et à créer sont illustrés à la Figure 48 ci-dessous. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 85 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Figure 48. Accès à réhabiliter et à créer pour le site de Fanovana (G407) (sur fond Google Earth) 8.2.10 Infrastructures temporaires durant la période de construction Les infrastructures temporaires comprennent  Les routes d’accès au site;  Les accès aux sites de prélèvements de matériaux ;  Le campement ;  Les bureaux de chantier. Le campement provisoire est destiné à héberger les ouvriers allochtones travaillant sur le chantier. Il sera composé de logements, de toutes les installations sanitaires nécessaires et d’une station potabilisation des eaux et d’une station de traitement des eaux usées. Celle-ci servira à la fois pour le camp provisoire et pour le camp permanent. Les bureaux de chantiers sont destinés au chef de projet et à la mission de contrôle. Ils sont constitués d’emplacement type bureau et de salles de réunion. 8.2.11 Camp permanent Le camp permanent sera situé à proximité de la centrale. Il sera composé de logements pour les opérateurs de la centrale ainsi que pour le gestionnaire de la centrale. Les stations de traitement d’eau, construites pour le campement provisoire, assureront également le traitement des eaux du campement permanent et de la centrale. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 86 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 8.3 TABLEAU RÉSUMÉ DES CARACTÉRISTIQUES DU PROJET Le Tableau 16 ci-dessous présente de manière synthétique les caractéristiques principales du schéma d’aménagement considéré. Tableau 16. Résumé des caractéristiques du projet PARAMÈTRE UNITÉ VALEUR Paramètres de production Débit d’équipement m³/s 16.00 Chute brute m 72.50 Nombre de groupes turbine/alternateur pce 2 Débit d’équipement individuel m³/s 8.0 Puissance installée MW 9.23 Productible annuel GWh/an 61.78 Seuil, chasse et prise Type de seuil - Creager Longueur du seuil m 123 Hauteur du seuil m 3.20 Cote de crête m 582.20 Nombre de vannes de chasse Pce 3 Section des vannes de chasse (h x b) mxm 2.1 x 2.1 Nombre de vannes de prise Pce 5 Section des vannes de prise (h x b) mxm 2.1 x 2.1 Canal et conduite forcée Longueur du canal m 410 Section du canal (h x b) mxm 2.4 x 4.5 Longueur de la conduite forcée m 95 Diamètre de la conduite forcée m 2.00 Niveau d’eau dans la chambre de mise en charge m 581.90 Centrale et canal de fuite Niveau du radier m 510.40 Cote minimale de restitution m 505 Longueur de la centrale m 35.0 Largeur de la centrale m 17.5 Hauteur de la centrale m 10.0 Longueur du canal de fuite m 35 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 87 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 9 ESTIMATION DES QUANTITÉS ET COÛTS 9.1 HYPOTHÈSES Au stade d’étude de préfaisabilité d’un aménagement hydroélectrique, les hypothèses détaillées dans les paragraphes suivants sont communément admises. 9.1.1 Prix unitaires La liste des prix unitaires est issue de la base de données du Consultant qui comprend des prix d’entreprises compétentes en travaux hydrauliques et pouvant prouver des travaux similaires exécutés aux normes et standards internationaux. Cette base de données est basée sur les ordres de grandeur de prix pratiqués en Afrique pour des projets d’infrastructures et actualisés pour Madagascar. Tableau 17. Liste des prix unitaires (USD 2016) OUVRAGE DESCRIPTION UNITÉS PRIX Enrochement $/m³ 55.00 Rip-Rap $/m³ 55.00 Matériaux barrage Voile d'injection $/m³ 165.00 Maçonnerie de pierres $/m³ 126.50 Remblais tout venant $/m³ 55.00 Route Route d'accès (neuve) $/m 330.00 Réhabilitation de route $/m 88.00 Excavation roche compacte $/m³ 33.00 Excavation sol meuble $/m³ 5.50 Excavation tunnel et ancrage $/m³ 440.00 Béton de propreté $/m³ 165.00 Béton de masse $/m³ 400.00 Béton Béton armé $/m³ 550.00 Revêtement en béton tunnel (30cm d'épais) $/m³ 935.00 Remblais en terre compacté $/m³ 13.20 Vannes (2m x 2m) $/pce 16,500.00 Vannes (1.8m x 1.8m) $/pce 12,000.00 Vannes (0.8m x 0.8m) $/pce 5,000.00 Conduite forcée $/kg 13.20 Acier Tôle de toiture $/m² 16.50 Grille en acier $/kg 30.00 Acier laminé $/kg 6.60 Armatures $/kg 1.65 Maçonnerie de pierres $/m³ 115.00 Maçonnerie Maçonnerie de briques $/m³ 110.00 Dégrilleur automatique $/pce 100,000.00 Divers Pont roulant $/T 1,000.00 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 88 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 9.1.2 Armatures et bétons Les armatures nécessaires à la réalisation des bétons structurels sont prises en compte dans les prix des bétons. Aucun acier n’est prévu dans les bétons de masse (principalement utilisés pour le seuil du déversoir de sécurité et pour les radiers). 9.1.3 Coûts indirects Les coûts indirects sont pris en compte en appliquant un pourcentage aux coûts directs. Ils sont définis dans le Tableau 18 ci-dessous et couvrent : - Les contingences : les imprévus du projet dus aux incertitudes liées au niveau d’étude de la présente étude et à la nature incertaine de certains facteurs influençant les coûts du projet (prix du baril de pétrole, cours €/$, nature géologique du sous-sol,…). Pour les équipements, ces contingences incluent également les coûts de transport et les frais de montages. - Ingénierie et supervision du chantier : les frais liés aux études ultérieures (étude de faisabilité, analyse topographique, étude géotechnique, EIES…) et les frais liés à la supervision du chantier. - Coûts de développement : les frais de financement, de juriste/avocat, les coûts de permis (construire, environnemental, …), les frais liés à la formation du personnel destiné à travailler dans la centrale, … Tableau 18. Coûts indirects COÛTS INDIRECTS TAUX APPLIQUÉ Contingences Génie Civil 20% du Coût du Génie Civil Contingences Equipements Hydro- et Électromécaniques 10% du Coût des Equipements Ingénierie (en ce compris les EIES) et supervision du chantier 10% du Coût Total Coûts de développement 2% du Coût Total 9.1.4 Installation de chantier Les coûts d’Installation de chantier et campement provisoire du contractant dépendent de la taille du projet et sont fixés à 10% du coût total des travaux de Génie Civil pour le projet de Fanovana. 9.1.5 Etudes d’impact environnemental et social À ce stade de l’étude et au regard des conclusions de la pré-étude socio-environnementale, les coûts d’atténuation d’impact environnementaux et sociaux sont pris de façon forfaitaire à 3% du coût total d’aménagement (Génie Civil et Equipements Hydro- et Électromécaniques). Ce montant couvre: - Les frais d’expropriations (dédommagement ou dotation de nouvelles terres) ; - Les frais de mitigations d’impacts environnementaux. Ces coûts devront être précisés dans l’étude d’impact environnemental et social complète qui sera réalisée à un stade ultérieur de l’étude de développement du projet. Les coûts de cette étude sont pris en compte dans les coûts indirects Ingénierie présentés à la section précédente (section 9.1.3). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 89 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 9.2 ESTIMATION DES QUANTITÉS ET COÛTS Le détail des quantités pour la réalisation des travaux de Génie Civil, des équipements électromécaniques et autres besoins est repris dans le tableau suivant. Tableau 19. Devis estimatif des quantités relatives aux éléments de génie civil OBJET QUANTITÉ UNITÉ PRIX TOTAL ($) Accès chantier 1,650,000 Création accès chantier 5 km 1,650,000 Barrage poids-béton de 3.2 m de haut et 123 m de long 1,024,753 Béton 2,283.21 m³ 850,465 Excavation sol meuble 1,814.60 m³ 9,980 Excavation roche compacte 1,442.78 m³ 47,612 Enrochement 2,121.75 m³ 116,696 Chasse 126,814 Béton armé 219.65 m³ 120,805 Excavation sol meuble 43.70 m³ 240 Excavation roche compacte 174.80 m³ 5,768 Vannes (2.1m x 2.1m) 3.00 pce 52,500 Prise et dégrilleur 471,147 Béton armé 453.52 m³ 249,434 Vannes (2m x 2m) 5.00 pce 87,500 Grille en acier 859.95 kg 25,799 Dégrilleur automatique 1.00 pce 100,000 Excavation sol meuble 61.20 m³ 337 Excavation roche compacte 244.80 m³ 8,078 Canal de tête en béton armé de 410m de long, 4.2m de large et 2.8m de haut (pente de 1,142,854 0 .0005m/m) Béton armé 1,402.20 m³ 771,210 Excavation sol meuble 2,702.87 m³ 14,866 Excavation roche compacte 10,811.47 m³ 356,779 Conduite de 95m m de long ; de 2.0 m de diamètre et de 9.7 mm d'épaisseur ; blocs 741,480 d'ancrage (3) et blocs support (16) Acier 45,349.20 kg 598,609 Béton armé 200.00 m³ 110,000 Maçonnerie de pierres 171.00 m³ 19,665 Excavation sol meuble 343.00 m³ 1,887 Excavation roche compacte 343.00 m³ 11,319 Chambre de mise en charge de 18m de long ; 6.8m de large et 6.7m de haut 172,952 Béton armé 160.80 m³ 88,440 Grille en acier 978.77 kg 29,363 Vannes 2.00 pce 35,000 Vannes 2.00 pce 10,000 Excavation sol meuble 615.06 m³ 3,383 Excavation roche compacte 205.02 m³ 6,766 Centrale de 18 m de long ; 12 m de large et 10 m de haut 333,533 Béton armé 237.60 m³ 130,680 Maçonnerie de briques 180.00 m³ 19,800 Maçonnerie de pierres 162.00 m³ 18,630 Porte (gde) 16.00 m² 1,600 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 90 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Porte (acier) 1.00 pce 350 Porte (bois) 2.00 pce 240 Fenêtres 6.00 pce 900 Tôle 259.20 m² 4,277 Acier laminé 7,560.00 kg 49,896 Excavation sol meuble 2,160.00 m³ 11,880 Excavation roche compacte 2,160.00 m³ 71,280 Pont roulant 24.00 T 24,000 Canal de fuite de 35 m de long ; 4.2 m de large et 2.8 m de haut 62,179 Maçonnerie de pierres 399.00 m³ 45,885 Excavation sol meuble 987.53 m³ 5,431 Excavation roche compacte 329.18 m³ 10,863 Equipements électromécaniques 4,180,000 Coût turbines 2 pce 850,000 Coût générateurs 2 pce 1,200,000 Coût système de commande + transformateurs + 1 1,480,000 armoires électriques et protections pce Coût HPU 1 pce 150,000 Coût alimentation de secours 1 pce 50,000 Transport 1 pce 230,000 Montage 1 pce 140,000 Mise en service 1 pce 60,000 Formation personnel 1 pce 20,000 Autres 8,447,000 Ligne électrique 45 km 7,875,000 Réhabilitation accès existants 6.5 km 572,000 TOTAL 18,352,712 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 91 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 9.3 COÛTS TOTAUX (CAPEX) Les coûts présentés dans la section précédente (Tableau 19) ont été regroupés suivant les postes thématiques dans le Tableau 20 ci-dessous. Ce tableau présente également les coûts indirects relatifs aux études, la supervision du chantier, l’administration du projet et les mesures d’atténuation des impacts environnementaux et sociaux. Tableau 20. Devis estimatif total CATÉGORIE PRIX [USD] Travaux de génie civil 6,227,000 Mobilisation, installation, démobilisation 500,000 Accès chantier 1,650,000 Barrage, chasse et prise 1,623,000 Amenée d'eau (canal de tête, chambre de mise en 2,058,000 charge et conduite forcée) Centrale et canal de fuite 396,000 Equipements électromécaniques 4,180,000 Turbine 850,000 Générateur 1,200,000 Coût système de commande + transformateurs + armoires 1,480,000 électriques et protections Coût HPU 150,000 Coût alimentation de secours 50,000 Transport 230,000 Montage 140,000 Mise en service et formation du personnel 80,000 Total 10,407,000 Contingences 1,664,000 Imprévus du génie civil 20% 1,246,000 Imprévus des équipements phase 1 10% 418,000 Frais indirects 1,563,000 Coût des mesures de mitigation socio- 3% 313,000 environnementales Coûts de développement 2% 209,000 Etudes (y.c. EIES) et supervision du chantier 10% 1,041,000 Coût total du projet hydroélectrique 13,634,000 (contingences et frais indirects inclus) Autre 7,875,000 Réhabilitation des accès existants 572,000.00 Ligne électrique 8,447,000.00 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 92 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 10 ANALYSE ÉCONOMIQUE 10.1 APPROCHE MÉTHODOLOGIQUE L’analyse économique est basée sur les résultats des investigations de terrain et études diverses présentées dans les chapitres précédents, qui inclut une estimation des quantités et coûts de réalisation du projet (chapitre 9) et la définition des puissances installées et production d’énergie. Sur base de ces résultats, le Consultant a estimé le coût de production de l’énergie pour l’aménagement du site de Fanovana. Les alternatives de production d’énergie (actuellement groupes thermiques) seront comparées sur base de leur coût de production d’énergie ($/MWh) exprimé en terme de coût actualisé de l’énergie produite (Levelized Cost of Energy - LCOE en anglais). Le LCOE représente un flux de revenus constants, normalisé sur une période de production d’énergie attendue qui permettrait au propriétaire de recouvrir tous les coûts, et retour sur investissement, sur une durée de vie prédéfinie du projet. Ce coût actualisé (LCOE) est défini sur base des coûts d’investissements (Capex - Capital Expenditure), des coûts opérationnels (Opex - Operational expenditure) et de la production d’énergie attendue. Pour rappel, les coûts d’investissement (CAPEX), estimés au chapitre 9 concernent :  les coûts d’études et supervision des travaux qui incluent : o Etudes du génie civil et coûts de supervision o Etudes des équipements électromécaniques et coûts de supervision o Etudes d’impact environnemental et social (EIES) o Coûts de développement  les coûts d’investissement propres au génie civil et aux équipements (GC et EM)  les coûts relatifs aux mesures de mitigation des impacts environnementaux et sociaux (EIES)  les coûts liés aux accès et au raccordement au réseau (avec et sans) Les coûts opérationnels (OPEX) annuels concernent :  Les frais de gestion et de maintenance (O&M) qui incluent : o les frais d’exploitation fixes (maintenance annuelle planifiée) o les coûts de remplacement de pièces usées  les frais d’assurance. Le LCOE est calculé sur base de la production d’énergie annuelle attendue selon l’équation suivante : ( + ) = ( ) Expression dans laquelle VAN est la valeur actualisée nette qui est définie de la sorte : () = ∑ (1+) où n est le taux d’actualisation et i est le numéro de l’annuité. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 93 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 10.2 HYPOTHÈSES ET DONNÉES 10.2.1 Hypothèses de la modélisation économique Les principales hypothèses économiques pour la modélisation économique du calcul du LCOE pour le projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana sont présentées dans le Tableau 21 ci-dessous. Tableau 21. Hypothèses de modélisation économique Durée de vie économique du projet 50 ans Coût de démantèlement au terme de la durée de vie 10% des coûts d’investissement GC et EM économique du projet Ingénierie (incl. EIES) et supervision de chantier 10% des coûts d’investissement GC et EM Coûts de développement 2% des coûts d’investissement GC et EM Coûts des mesures d’atténuation de l’impact 3% des coûts d’investissement GC et EM environnemental et social Coûts O&M Remplacements des pièces usées 0,25%/an des coûts d’investissement GC et EM Frais d’exploitation fixes 10 USD/kW/an Coûts d’assurance 0,10% des coûts d’investissement GC et EM par an Répartition des coûts durant le processus de développement du projet Année -3 = 20% Année -2 = 45% Année -1 = 35% Année 0 = Réception du projet Date de référence pour l’analyse économique 2016 Coûts exprimés en devise suivante: (2016) USD Hausse des prix (inflation) Aucune hausse des prix n’a été appliqué aux coûts d’investissement GC et EC. Coûts de financement etc. Les coûts de financement, taxes, frais de douane et autres sont ignorés à ce stade de l’étude mais devront faire partie de l’étude financière à un stade ultérieur. Taux d’actualisation 10% L’analyse économique est réalisée en considérant que toute l’énergie produite est absorbée par le réseau électrique. En d’autres mots, l’analyse fait l’hypothèse qu’il existe une demande pour toute l’énergie produite par l’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana. 10.3 ANALYSE ÉCONOMIQUE ET CONCLUSIONS Le Tableau 22 présente les coûts actualisés de la production d’énergie (LCOE) pour le site de Fanovana. Tableau 22. Coût actualisé de l'énergie (LCOE) DÉBIT ENERGIE PUISSANCE INSTALLÉE CAPEX LCOE ÉQUIPEMENT ANNUELLE [GWH] [MW] [M USD] [USD / KWH] [M³/S] Sans lignes et 61.78 9.23 16.0 13.634 0.0264 accès à réhabiliter Avec lignes et accès 61.78 9.23 16.0 22.08 0.0418 à réhabiliter SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 94 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana L’analyse économique met en évidence l’aménagement hydroélectrique de Fanovana est un projet économiquement attrayant avec un LCOE de 0.0264 USD/kWh (sans coûts des lignes d’évacuation d’énergie et réhabilitation des accès existants). Ce chiffre est à comparer avec le coût de production de l’énergie par les centrales thermiques actuellement en service puisque le développement du site hydroélectrique de Fanovana viendrait substituer de la production d’énergie thermique par le l’hydroélectricité. Le coût de production des centrales thermiques est fonction en grande partie du prix du combustible. Etant donné un coût au kWh estimé entre 0.180 à 0.250 US$/kWh pour le thermique HFO et entre 0.300 à 0.340 US$/kWh pour le thermique GO (statistiques JIRAMA 2011), le site de Fanovana présente des coûts de production nettement inférieurs aux coûts de production par du thermique. Ces statistiques de la JIRAMA sont confirmées par le diagnostic du secteur énergie à Madagascar réalisé par WWF en 2012 qui mentionne un coût de production des centrales thermiques entre 0.3 USD/kWh pour les centrales fonctionnant au gasoil et 0.2 USD/kWh pour celles fonctionnant au fuel oil, selon le calcul de ORE. Il est important de noter que les conclusions de cette analyse économique sont conditionnées à la validation de la courbe des débits classés estimée dans l’étude hydrologique. Cette validation ne pourra s’effectuer qu’au travers de la poursuite du suivi hydrologique de la rivière Sahatandra au niveau de la station hydrométrique installée en octobre 2015 quelques kilomètres en amont du site du projet d’aménagement hydroélectrique. Ce suivi hydrologique devra comprendre non seulement la poursuite des enregistrements de hauteurs d’eau, mais également la continuation des jaugeages de la rivière pour l’établissement d’une courbe de tarage validée. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 95 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 11 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS L’étude hydrologique a mis en évidence que la rivière Sahatandra était caractérisée par un étiage soutenu qui devra être confirmé par la poursuite du suivi hydrologique réalisée durant l’année hydrologique 2015-2016 dans le cadre de l’étude ESMAP sur la cartographie du potentiel de la petite hydraulique à Madagascar. Les investigations géologiques préliminaire de surface concluent que du point de vue géologique le site n’est pas défavorable pour la réalisation du projet pour autant que les mesures et précautions adéquates soient mise en place. Le site ne présente pas de problème majeur de stabilité et d’étanchéité. Des études plus poussées seront cependant à entreprendre lors des études ultérieures. Les études socio-environnementales préliminaires montrent que le développement du site de Fanovana ne présente pas d’impacts majeurs qui ne pourraient être atténués par des mesures adéquates. L’analyse économique montre l’impact significatif des coûts de réhabilitation des accès existants et la construction des lignes d’évacuation d’énergie en 63kV vers Moramanga. L’aménagement hydroélectrique de Fanovana est un site économiquement très attrayant avec un LCOE total (incluant les lignes et réhabilitation des accès existants) de 0.0418 USD/kWh. Ce LCOE descend à 0.0264 USD/kWh hors coûts des lignes et accès existant à réhabiliter. Le site de Fanovana présente des coûts de production nettement inférieurs aux coûts de production par le thermique (0.18 à 0.25 US$/kWh pour le thermique HFO et entre 0.30 à 0.34 US$/kWh pour le thermique GO). Par conséquent, il est recommandé que la réhabilitation de la piste entre la RN2 et le village de Fanovana ainsi que la réalisation de la ligne 63kV d’évacuation de l’énergie jusqu’à Moramanga soient réalisées et financées dans le cadre des projets structurants du Gouvernement malgache. Le projet d’aménagement hydroélectrique de Fanovana pourra être développé via un Partenariat Public Privé (PPP) suivant notamment la loi du 9 décembre 2015 organisant les PPP. Les modalités de sélection et d’appel d’offre devront être très clairement définies et il conviendra de recruter un cabinet spécialisé dans les PPP pour accompagner le processus d’appel d’offre. Il est important de noter que les conclusions de cette analyse économique sont conditionnées à la validation des estimations de la courbe des débits classés estimée dans l’étude hydrologique. Cette validation ne pourra s’effectuer qu’au travers de la poursuite du suivi hydrologique de la rivière Sahatandra au niveau de la station hydrométrique installée en octobre 2015 quelques kilomètres en amont du site du projet d’aménagement hydroélectrique. Ce suivi hydrologique devra comprendre non seulement la poursuite des enregistrements de hauteurs d’eau, mais également la continuation des jaugeages de la rivière pour l’établissement d’une courbe de tarage validée. Au-delà de l’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana, il est fortement recommandé que le Gouvernement de Madagascar mette en place rapidement un réseau de suivi hydrologique de ses rivières à fort potentiel hydraulique, afin de mieux appréhender la ressource en eau disponible et ainsi favoriser le développement de projets hydroélectriques à travers le pays. Ce n’est en effet que dans un contexte d’incertitudes réduites au travers de données hydrologiques fiables, récentes et acquises sur de longues périodes (plus de 20 années) que les paramètres techniques et les analyses économiques et financières des aménagements hydroélectriques peuvent être définis précisément, permettant une optimisation de leur conception et une maîtrise des crues de dimensionnement des infrastructures (temporaires et permanentes). SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 96 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 12 ANNEXES 12.1 ANNEXE 1 : DOSSIER PHOTO DE LA SECTION GÉOLOGIE Fig. 1 – Zones d’observation dans le secteur Fig. 2 -Présentation des migmatites schisteuses dans le secteur SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 97 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 3 – Banc de migmatite schisteuse en place et à l’état sain Fig. 4 - Vue des diaclases affectant les roches migmatitiques SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 98 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 5 – Passages de failles et cassures les plus remarquables dans le secteur Mur en gabion SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 99 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 6 - Coupe suivant la ligne P1-P2 permettant dégager la disposition structurale des plaques migamtitques dans le secteur Coupe suivant P1, P2 permettant de concevoir la disposition structurale des formations migmatitique schisteuses dans le secteur. En ligne blanche : démarcation de passages les plus remarquables de plaques migmatitiques La ligne structurale générale du secteur est démarquée par les plaques rocheuses de migmatite schisteuse. Celles-ci sont disposées respectivement les unes sur les autres et leur direction tourne autour de N10E , plongeant à 50E. Cette orientation reste la même pour tout le secteur. Cependant localement elle peut varier légèrement suivant l’effet de glissement entre plaques ou des mouvements de faille régionale affectant le secteur. SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 100 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 6bis – Morphologie issue de la disposition structurale des migmatites Fig. 7 – Vue sur les rochers de l’assise de l’Axe A SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 101 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 8 – Vue du côté rive droite de l’axe A (côté voie ferrée) Fig.9 – Vue du côté rive gauche de l’axe A (rivage îlot aval) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 102 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 10 – Vue des rochers côté rive droite du bras de rivière passant à l’îlot aval de l’axe A Fig. 11 – Vue des migmatites en place côté gauche du bras de rivière (pour la suite de l’axe A) SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 103 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 12 – Terrain de passage du canal d’amenée Niveau de la voie ferrée Niveau de passage du Canal d’amenée Fig. 13 – Plaques migmatitiques en dérangement suite au passage d’une faille SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 104 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 14 – Gabions pour le mur de soutènement de la voie ferrée Fig 15 – Tunnel de la voie ferrée montrant le même type de roche à percer pour la galerie dans le même sens SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 105 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 16 – Présentation du terrain de la conduite forcée Fig. 17 – Vue globale du projet avec options SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 106 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana Fig. 18 – Vue de l’axe B Fig. 19 – Sable fin observé dans un trou de l’îlot aval SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 107 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 12.2 ANNEXE 2 : SCHÉMA D’AMÉNAGEMENT PROPOSÉ SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 108 500 Tailrace Canal 550 Powerhouse 625 575 600 Penstock Forebay 525 550 575 600 625 Covered headrace Canal 575 650 Weir 625 15, Rue Jean Matagne 5020 Vedrin (Namur) Belgique Renewable Energy Resource Mapping E-mail: sher@sher.be www.sher.be Small Hydro - Madagascar [P145350] 600 ESMAP / Banque Mondiale Flushing gates Conçu AV-QG Dessiné AV Etude de préfaisabilité sur deux sites identifiés Vérifié PS Intake Approuvé SHER Aménagement hydroélectrique Phase Préfaisabilité de Fanovana (G407) Version Finale Vue d'ensemble Echelle 1:2000 (A3) Date 12/2016 Ref. MAD04-VE-G407 Small Hydro Madagascar ESMAP / The World Bank Étude de préfaisabilité du projet d’aménagement hydroélectrique du site de Fanovana 12.3 ANNEXE 3 : DONNÉES HYDROLOGIQUES - STATION DE ROGEZ SUR LA VOHITRA Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre 1952 95.0 98.0 69.4 81.5 54.2 44.4 59.8 54.5 1953 49.8 51.3 78.1 58.6 40.2 51.7 45.4 65.1 59.4 44.0 40.0 57.6 1954 228.0 80.6 70.6 57.6 49.6 71.2 52.9 48.0 38.4 30.7 30.7 54.5 1955 66.8 68.6 110.0 63.9 50.1 56.0 60.4 47.2 39.0 30.2 28.0 54.4 1956 221.0 385.0 154.0 109.0 80.6 71.1 53.1 44.1 34.9 26.3 38.8 57.4 1957 40.9 89.9 77.5 87.3 59.9 49.1 44.7 40.2 41.0 25.9 22.7 55.0 1958 56.0 76.2 141.0 49.7 41.6 56.3 57.7 57.4 36.4 37.5 46.6 65.7 1959 137.0 77.9 654.0 210.0 95.4 72.8 88.3 70.6 50.6 47.0 73.7 48.5 1960 114.0 81.9 74.0 51.3 38.4 54.2 48.8 41.3 36.2 27.7 25.7 52.7 1961 47.7 32.3 34.8 32.8 25.5 22.9 52.3 80.3 48.7 28.1 45.1 105.0 1962 62.9 154.0 57.5 40.9 35.9 37.6 56.7 47.5 40.7 39.5 27.3 35.9 1963 117.0 100.0 166.0 85.7 34.1 32.3 41.6 38.6 38.8 25.1 44.0 74.9 1964 42.4 237.0 68.9 53.7 57.2 67.2 73.6 71.0 62.0 61.2 75.1 1965 139.0 137.0 145.0 86.2 55.1 43.4 52.7 77.5 53.3 41.3 53.9 95.8 1966 78.9 97.1 72.0 53.6 47.3 47.0 56.6 56.5 44.8 33.3 28.7 50.5 1967 88.9 81.8 86.9 64.0 52.2 56.9 63.6 81.6 74.9 46.8 77.0 93.8 1968 181.0 130.0 101.0 64.1 50.5 40.3 56.3 44.0 33.1 27.1 35.1 81.2 1969 80.2 87.4 54.4 59.9 39.7 40.2 49.0 85.4 56.5 38.1 34.7 77.2 1970 103.0 100.0 81.0 110.0 77.0 68.0 67.0 87.0 57.0 40.0 39.9 41.6 1971 175.0 160.0 89.3 65.3 58.4 46.3 65.0 55.9 48.4 36.2 48.3 62.1 1972 69.6 222.0 203.0 95.1 65.0 49.2 60.8 39.0 31.8 42.8 41.4 78.9 1973 249.0 262.0 229.0 121.0 75.8 73.9 62.9 70.5 49.7 38.0 28.1 33.6 1974 110.3 110.1 97.8 100.0 75.0 65.4 82.4 66.2 50.8 41.4 46.3 64.6 1975 63.1 83.7 197.4 98.4 68.0 64.2 49.3 59.0 44.1 35.2 48.1 98.4 1976 162.1 116.6 95.8 83.4 60.4 55.5 55.6 51.7 44.1 38.4 44.6 72.1 1977 91.6 312.4 121.0 83.4 54.8 50.1 47.7 51.4 45.5 35.4 35.5 40.6 1978 39.2 38.4 73.3 52.1 36.4 44.6 46.0 35.2 32.0 29.4 38.1 31.1 1979 33.9 72.2 43.3 35.0 28.0 24.6 36.3 35.7 25.0 22.7 24.3 47.2 1980 134.4 122.2 108.8 62.3 54.2 40.4 54.7 56.7 48.0 44.2 41.0 51.9 1981 39.6 48.4 79.2 71.5 39.4 33.7 26.8 28.6 25.8 25.7 22.6 460.6 1982 91.2 100.0 144.0 88.9 100.0 105.0 77.0 89.0 61.0 49.8 67.0 61.0 1983 18.7 58.0 79.0 66.0 44.8 57.0 51.0 72.0 67.0 64.0 44.7 64.0 1984 124.1 126.4 129.5 179.2 107.5 92.2 91.5 80.4 73.0 77.8 75.6 57.2 1985 73.9 283.5 201.2 153.9 94.5 81.2 91.3 98.3 93.0 75.8 68.2 138.9 1986 103.1 145.6 383.5 132.0 129.1 90.6 97.1 81.1 55.8 65.0 68.9 102.0 1987 179.9 177.8 131.4 104.4 85.8 73.2 53.4 53.1 42.4 37.4 38.8 32.9 1988 85.0 35.3 68.7 43.0 31.0 29.7 33.2 23.3 21.6 20.4 22.8 32.4 1989 44.5 80.5 73.5 40.2 46.3 31.9 35.4 46.1 38.8 28.7 29.7 73.8 1990 61.1 59.5 37.8 32.7 32.2 32.1 27.3 29.6 22.2 18.0 20.0 29.2 1991 34.0 59.0 50.8 75.0 41.6 33.8 33.2 28.7 25.3 24.3 22.3 27.0 1992 51.3 53.8 43.1 37.9 37.4 33.9 35.4 34.4 28.6 23.0 22.5 21.6 1993 26.9 34.5 56.8 40.1 31.1 29.5 42.3 36.2 30.7 27.0 26.8 22.0 1994 62.5 88.4 229.0 70.4 50.0 41.7 41.5 48.7 30.7 28.9 24.5 30.9 1995 62.1 182.5 48.1 42.2 42.9 36.6 35.0 43.7 29.5 23.5 19.0 34.0 1996 109.9 166.4 90.7 43.6 53.4 34.0 34.5 33.1 24.1 21.6 1997 38.0 79.4 49.9 42.1 32.5 28.0 38.6 28.1 28.9 22.9 32.7 29.5 1998 42.3 86.8 55.7 37.8 32.1 27.5 35.4 33.5 41.2 22.5 23.1 30.1 1999 30.0 25.5 34.0 27.1 30.1 25.6 30.8 31.6 27.1 23.9 21.3 21.4 2000 20.4 46.0 179.9 35.3 29.3 30.2 44.0 31.4 29.0 28.8 33.4 30.9 SHER / Mhylab / ARTELIA-Madagascar Avril 2017 Page 109