Demande du Fokontany Antanety II

D’après une enquête antérieure auprès de la Commune d’Alakamisy Fenoarivo, le nombre de population du Fokontany d’Antanety II en 2010 était de 9161. Pour un taux d’accroissement annuel de 4,45%, ce nombre de population est estimé à 11389 en 2015, 14159 en 2020 et 17620 en 2025.
Le résultat d’une enquête réalisée par la JIRAMA dansla zone d’étude donne une consommation unitaire estimée à 53 litres/jour/habitant pour les branchements particuliers et la norme fixée par le Ministère de l’Energie et des Mines recommande une dotation unitaire aux bornes fontaines de 35 litres/ jour/habitant.
Si on considère ces résultats et les hypothèses suivantes : alimenter en eau potable toute la population du Fokontany en 2020 dont 70% par des branchements particuliers et 30% par bornes fontaines ; et pour2025, 80% par des branchements particuliers et 20% aux bornes fontaines, si le rendement du réseau dedistribution de la JIRAMA est de 80%, il est donc primordial de disposer d’une production de 554m 3  /jour pour 2015, 842m 3 /jour 2020, et 1088m 3 /jour à l’horizon 2025.
A part la population du Fokontany, quelques gros consommateurs ont été indentifiés tels que les complexes de loisir dotés de piscine (Oasis, Les Hérons, Rano Fy, CNAPS, …) et de l’industrie pharmaceutique Homéopharma. Les consommations de ces centres et des autres consommateurs spécifiques comme les écoles nécessitent une majoration de 10% des besoins journaliers de la population. Ce qui ramène le besoin de production du Fokontany à 609m 3 /jour en 2015, 927m 3 /jour en 2020 et 1197 m 3 /jour en 2025. Le détail de calcul est donné à l’annexe C-1.

Demande de la Commune Alakamisy Fenoarivo

Ce paragraphe concerne les cinq Fokontany restants de la Commune Alakamisy à part le Fokontany Antanety II. L’étude a été déjà menée par la JIRAMA et donne le résultat ci après.
Le nombre de population en 2010 était de9675. Avec un taux d’accroissement de 4,45%, il sera 12200 en 2015, 15170 en 2020 et 18590 en 2025.
Avec la même hypothèse que précédemment concernant la consommation unitaire, le taux de desserte, le rendement du réseau de distribution ; la demandede production en 2015 est estimée à 664m 3 /jour en 2015, 993m 3 /jour en 2020 et 1263 m 3 /jour en 2025. Il est présenté encore à l’annexe C-1 le détail de calcul.
A noter que ces cinq Fokontany sont déjà desservis par la station de production d’eau potable de la JIRAMA depuis 2012.

Demande de l’Ecole Supérieure Polytechnique

L’Ecole Supérieure Polytechnique qui setrouve dans le Fokontany Antanety II constitue la plus grande consommatrice d’eau potable de la zone d’étude. D’après une étude menée par la JIRAMA en 2013, l’Ecole consomme78% de la production de la station. Or cette étude met en évidence surtout le gaspillage d’eau de l’Ecole par rapport à une consommation unitaire normale et une infrastructure existante.
En effet, l’étude estime que la consommation mensuelle normale de l’Ecole est de l’ordre de 10000m3 pour un nombre de consommateurs de2177 (étudiants résidents et non résidents, enseignants et personnels administratifs résidents et non résidents) alors qu’en mai 2013 la consommation enregistrée était de plus de 34000m3 ce qui équivaut à plus de 24000m3 /mois de gaspillage soit prèsde 70%. L’annexe C-2 montre le détail de calcul.
Pour l’étude de la demande, il a été considéré comme hypothèse que le gaspillage perpétré au niveau de l’Ecole serait maitrisé à 20%. La projection du nombre de consommateurs est effectuée à partir de la donnée disponible auprès du Service de la Scolarité de l’Ecole.

Demande de la Commune d’Ambatomirahavavy

La commune d’Ambatomirahavavy se trouve au nord ouest du lac. Cette commune fait actuellement objet d’un projet d’adduction d’eau potable à partir de la station de production d’eau potable de la JIRAMA à Vontovorona. Le projet est initié par une Organisation Non Gouvernementale (ONG), la Commune d’Ambatomirahavavy et la JIRAMA. Le projet concerne deux villages à savoir le village d’Ambatomirahavavy et d’Ambatolampikely. D’après l’enquête menée par l’ONG auprès de la Commune, le nombre de population de ces deux villages en 2012 était de 1415. En utilisant les mêmes hypothèses que précédemment, le taux d’accroissement, la consommation unitaire, le rendement du réseau de distribution ; la demande de production en 2015 pour ces deux villages est estimée à 86m 3 /jour en 2015, 131m 3 /jour en 2020 et 169 m 3 /jour en 2025. (cf détail de calcul en annexeC-1).

L’agriculture

Bien que le prélèvement effectué par la JIRAMA constitue l’utilisation principale du lac en termes de quantité, ses autres utilisations sont aussi importantes au niveau du fonctionnement du lac, de sa préservation ou de l’environnement social en général.
En effet, les zones cultivées, constituées généralement par la riziculture, la culture de maïs et de manioc, occupent une superficie de 149 ha [2]. Si une partie importante des rizicultures se trouvent dans les parties marécageuses autour du lac, donc une zone presque irriguée pendant toute l’année, les autres cultures nécessitent une déviation temporaire des ruisseaux. Cette déviation n’a pas d’impact significatif sur le flux du fait que le besoin journalier n’est pas important (70m 3 /jour/ha pour le riz, 42m 3 /jour/ha pour le manioc, 57m 3 /jour/ha pour le maïs selon la FAO [4]), et que la période de pointe du calendrier agricole se situe en général pendant la saison de pluie.
Par contre, la perturbation a lieu en période de pluie surtoutpour les rizicultures autour du lac qui sont habituellement inondées. Ce fait crée un conflit entre la JIRAMA qui a intérêt à avoir plus de stockage dans le lac et les agriculteurs qui veulent limiter le niveau d’eau pour leurs cultures et drainent l’eauvers la rivière Andromba.
Les photos présentées ci-après montrentle canal de drainage creusé par les agriculteurs en 2010 et qui contribue généralementà l’assèchement du lac en cette période de l’année et un petit barrage inter-collinaire dans les ruisseaux alimentant le lac.

La pisciculture, la pêche et le tourisme

La pisciculture commence ces dernières années à se développer surtout dans les zones inondées autour du lac. Elle est très sensible aux variations du niveau d’eau du lac et cette sensibilité crée aussi un conflit avec la JIRAMA notamment en période de crue. En effet, les pisciculteurs se plaignent de la fuite importante des poissons due à l’inondation de leur bassin provenant du fonctionnement du barrage de déversoir construit par la JIRAMA.
D’un coté, la pêche n’a pas d’influence significative sur la quantité mais elle peut causer des impacts négatifs sur la qualité de l’eau surtout au niveau de la chaîne de traitement pour la production d’eau potable. Cette activité a lieu généralement au début de la période hivernale jusqu’à la période d’étiage (Mai à Octobre). Les pratiques des pêcheurs consistant à perturber les poissons en frappant vigoureusement le plan d’eau jusqu’au fond, provoquent le trouble des dépôts lacustres et laissent flotter des coupes de végétation. L’eau devient alors chargée en matière organique qui rend le traitement de la JIRAMA difficile.
Par ailleurs, l’activité touristique dans lelac et aux alentours immédiats commence à évoluer actuellement et peut entraîner une dégradation de l’environnement même si celle-ci n’est pas encore inquiétante ; et elle l’est encore du point de vue quantitatif par rapport à l’ordre de grandeur de l’étude.

Estimation des recharges

Dans l’expression générale précédente,la recharge du lac est constituée principalement par le ruissellement, l’interception directe de l’eau depluie par le lac.
La quantité d’eau ruisselée est déterminée à partir de l’excédent dans le bilan hydrique de THORNTHWAITE et la surface du bassin versant. Selon le bilan hydrique, le ruissèlement causé par l’excédent de pluie n’existe que pour4 mois et le volume annuel est estimé à 3 857 485 m3 . Les détails de calcul sont donnés en annexe D. Le bilan de THORNTHWAITE a été adopté par sa simplicité et que le bilan est un bilan volumétrique annuel. L’interception directe de la pluie est obtenue à partir de lapluie moyenne mensuelle et la surface plane du lac. A noter que la superficie du lac varie suivant son niveau [2].
L’interception directe est estimée à 805 854m3 par an. (cf aussi à l’annexe D les détails de calcul).
Par ailleurs, durant la période de forte pluie (exemples de Janvier et Février 2015), un apport du lac Ambovokely a été identifié mais la mesure n’a pas été réalisée dans cette étude.
La réalimentation à partir de la nappe phréatique peut être aussiimportante surtout en période d’étiage. En effet, les observations effectuées au niveau des puits se trouvant sur la partie Nord-Est du bassin versant (sous bassin de Manohiadanana et d’Andrefan’Antaramanana) montrent que les niveaux d’eau dans les puits sont importants. Le tableau suivant présente ces niveaux d’eau dans ces puits et la puissance de la nappe à partir du fond du lac ayant la côte de 1253m [2].

Profil bathymétrique du lac

Le profil bathymétrique a été réalisé à partir des donnéestopographiques disponibles auprès de la Direction de l’Equipement eau de la JIRAMA. Letraitement des données et le traçage des courbes de niveau ainsi que le profil en long ont été effectués sur le logiciel COVADIS fonctionnant sous AutoCAD et édité par GEOMEDIA SAS.
Le résultat montre que la partie la plusprofonde du lac se trouve à une altitude de 1252,50m présentant une profondeur de 3,5m par rapport au seuil du barrage déversoir. C’est aussi l’altitude du fond du canal de captage de la JIRAMA. Mais généralement, le lac ne comporte pas de grande différence de profondeur. Le profil en long présenté à la page 28 montre que pour une altitude duplan d’eau à 1256,00m, la profondeur moyenne du lac est de 1,9m avec un maximum de 3,14m. Sur cette même page, il est aussi présenté le profil bathymétrique.

Estimation du volume de dépôt 

L’étude menée par RATIARISON en 2012 estime que le volume du lac en dessous de l’altitude 1254,00m est occupé par des boues constituant essentiellement son dépôt. Ce volume atteint environ 73 380m3 pour une superficie de 168 575m², et représente approximativement 10% du volume total de retenue à une altitude de 1256,00m du plan d’eau.

Evaluation du rythme de l’envasement du lac

C’est à partir de la même étude menée par RATIARISON en 2012 que le rythme d’envasement du lac a été déduit. En effet, cetteétude a déterminé les pertes en terre du bassin versant du lac ainsi que son accumulation dans le lac. Le calcul des pertes en terre a été effectué grâce à l’Equation Universelle de Pertes en Terre développée par Wischmeier & Smith en 1978. Le résultat du calcul montre que le volume des pertes en terre considéré arriver au lac est estimé à 2 478m 3/an.

Processus de l’eutrophisation

Le processus de l’eutrophisation se déroule normalement sur une échelle de temps relativement longue. Cette évolution peut être un processus intrinsèque au milieu mais elle peut être accélérée par les activités humaines par les apports externes en éléments nutritifs. Ce processus d’eutrophisation peut être résumé en six étapes.

Apport en substances nutritives

Le lac reçoit des apports en éléments nutritifs (particulièrement en phosphore) provenant des sources diversespouvant être un processus naturel ou anthropique et se déroulant sur une longue (centaines d’années) ou une courte période de temps (quelques années).

Augmentation de la production biologique

La production primaire d’un lac est constituée par les algues. Pour se développer, les algues ont besoin de l’énergie lumineuse mais également des éléments nutritifs comme toutes cellules vivantes. L’abondance de ces éléments nutritifs entraîne donc la prolifération des plantes aquatiques et d’algues dans la couche supérieure et sur les zones littorales du lac.

Diminution de la transparence de l’eau

La prolifération des plantes aquatiques qui influencent la couleur de l’eau va diminuer la transparence du lac, l’eau devient turbide.
La turbidité de l’eau limite le passage de la lumière à travers la colonne d’eau. Or la lumière est indispensable à la vie aquatique, car les organismes autotrophes tels que les plantes aquatiques et les algues en dépendent. La photosynthèse ne peut donc s’effectuer que près de la surface du lac.

Augmentation de la quantité de matières organiques à décomposer

L’abondance des plantes aquatiques près de la surface entraîne après leur sénescence, une augmentation des dépôts au fond du lac. Ces dépôts, qui sont des matières organiques, seront à décomposer par le lac.

Stratification thermique des lacs

Description

Vers la fin du XIXe siècle, les scientifiques commençaient à classifier les lacs selon les variations de température de leurs eaux en surface qu’en profondeur même si ça ne relevait pas encore des informations suffisantes pour décrire les conditions de vie dans les lacs. Les limnologues actuels classent différents types de lacs suivant les strates et sur la base d’une série de critères : physiques, chimiques et biologiques.
L’étude thermique des lacs est considérablement importante car les phénomènes de stagnation et de circulation, combinés à ceux de production et de consommation, influent sur les conditions de vie aquatique. Par définition donc, l’étude de la stratification thermique d’un lac désigne l’étude de la formation des strates ou couches due à une différence de température entre les couches de la colonne d’eau du lac.
La température de l’air et l’action des vents sont les facteurs extérieurs les plus prépondérants qui influencent directement les conditions thermiques d’un lac. Dans les lacs, la variation de la température est peu sensible par rapport à la variation de la température de l’air. La couche d’eau proche de la surface est la plus sensible à la variation de température mais généralement l’action des vents et des courants internes atténue la variation [W1].
Par ailleurs, la densité de l’eau varie enfonction de la température et atteint le maximum à environ 4°C. Pour l’eau pure, à 0°C la densité est de 0,999841, à 4°C elle est de0,999973 et de 0,997047 à 25°C [W6].

Printemps

Juste avant le début du printemps pendant que la glace en surface ne fond pas encore, la température de l’eau du fond varie autour de 4°C. La température de la colonne d’eau entre le fond et la surface varie donc entre 4°C et 0°C.Pendant que la température de l’atmosphère augmente, la glace commence à se fondre et l’eau de surface se réchauffe progressivement.
Lorsque l’eau de surface atteint aussi 4°C (maximum de densité), un léger soufflement du vent provoque un mélange de la colonne d’eau appelé brassage printanier. La couche inférieure du lac se recharge alors en oxygène durant le brassage. Quand la température de la surface de l’eau atteint une valeur maximale, vers la fin de la saison, la différence de densité entre l’eau de surface et celle du fond devient importante, la force du vent n’arrive plus à mélanger la colonne d’eau.

Eté

Quand la température de la surface de l’eau atteint une valeur maximale, vers la fin du printemps ou au début de l’été, la différence de densité entre l’eau de surface et celle du fond devient importante, la force du vent et le gradient de densité n’arrivent plus à mélanger la colonne d’eau grâce à la force d’inertie de la masse d’eau qui lui offre une résistance à cette distribution.
Ainsi, il est observé une couche d’eau superficielle plus chaude (épilimnion) et au fond la couche d’eau plus froide (hypolimnion). Entre elles se trouve une coucheintermédiaire (métalimnion) de fort gradient de température.
Cette stratification thermique ne permetplus à l’hypolimnion de s’alimenter en oxygène dissout. La stratification en trois couches se rencontre surtout dans les lacs profonds.

Automne

En automne, lorsque la température de l’atmosphère diminue et quel’eau superficielle (hypolimnion) se refroidit progressivement jusqu’à ce qu’elle atteigne une température équivalente à celle du fond (épilimnion) et alors il existe une densité similaire. La force du vent arrive à nouveau à faire mélanger le volumed’eau, c’est le brassage automnal. Pendant que la couche d’eau du fond se réalimente en oxygène dissout au contact del’atmosphère et le courant d’eau, la couche superficielle se recharge d’éléments nutritifs au contact du sédiment.

Table des matières

PREMIERE PARTIE : ANALYSE HYDROLOGIQUE ET FONCTIONNEMENT HYDRAULIQUE DU LAC LOHAZOZORO
Chapitre 1 : Analyse hydrologique
1-1 Cadre physique du lac Lohazozoro
1-2 Climatologie
1-3 Hydrologie
Chapitre 2 Utilisation de l’eau du lac
2-1 Alimentation en eau potable
2-2 Autres utilisations
2-3 Le conflit d’usage
Chapitre 3 Performance quantitative du lac
3-1 Bilan quantitatif
3-2 Etude de la capacité de stockage du lac
3-3 Potentiel des autressources environnantes
3-4 Discussions
DEUXIEME PARTIE : ETUDE DES CARACTERISTIQUES HYDROCHIMIQUES ET BIOLOGIQUES DU LAC LOHAZOZORO
Chapitre 4 : Généralités sur la description qualitative d’un lac
4-1 Caractéristiques des eaux de surface
4-2 Analyse trophique des lacs
4-3 Stratification thermique des lacs
Chapitre 5 : Analyse des paramètresqualitatifs du lac Lohazozoro
5-1 Méthodologie
5-2 Résultats
5-3 Description qualitative du lac Lohazozoro
5-4 Discussions
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXES