ISO 1100:1973

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INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDAROIZATION *MEXflYHAPOAHAI OPrAHH3AUMR no CTAHAAPTW3AUWW .ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
c
Établissement et fonctionnement d'une station de jaugeage
et détermination de la relation hauteur-débit
Première édition - 1973-12-01
L
U
CDU 532.57 : 532.543 : 627.133 Réf. NO : IS0 1100-1973 (F)
Descripteurs : écoulement liquide, écoulement d'eau, chenal, écoulement de liquide en canal, rivière, mesure d'écoulement, iimnigraphe.
s Prix basé sur 29 pages
AVANT-PROPOS
IS0 (Organisation Internationale de Normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (Comités Membres ISO). L'élaboration de
Normes Internationales est confiée aux Comités Techniques ISO. Chaque Comité
Membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du Comité Technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
I'ISO, participent également aux travaux.
gouvernementales, en liaison avec
Les Projets de Normes Internationales adoptés par les Comités Techniques sont
soumis aux Comités Membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes Internationales par le Conseil de I'ISO.
Avant 1972, les résultats des travaux des Comités Techniques étaient publiés
comme Recommandations ISO; maintenant, ces documents sont en cours de
transformation en Normes Internationales. Compte tenu de cette procédure, la
Norme Internationale IS0 1100 remplace la Recommandation ISO/R 1100-1969,
établie par le Comité Technique ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans /es
canaux découverts.
Les Comités Membres des pays suivants avaient approuvé la Recommandation :
Afrique du Sud, Rép. d' Inde Royaume-Uni
Suisse
Allemagne Irlande
Israël Tchécoslovaqu ie
Australie
Italie Thaïlande
Belgique
Brésil Japon Turquie
Chili Pays-Bas U.S.A.
Port uga I
Corée, Rép. de
Roumanie
France
Le Comité Membre du pays suivant avait désapprouvé la Recommandation pour des
raisons techniques :
Canada
O Organisation Internationale de Normalisation, 1973 O
Imprimé en Suisse
ii
SOMMAI R E
Page
1 Objet et domaine d'application . . . . . . . . . . . . . . .I
2 Références. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I
3 Définitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
4 Unités de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I
5 Principe de la méthode de mesurage . . . . . . . . . . . . .I
6 Choix de l'emplacement . . . . . . . . . . . . . . . . .I
7 Conception et réalisation d'une station de jaugeage . . . . . . . .2
8 Vérification de la station - Prescriptions générales . . . . . . . .4
9 Étalonnage de la station . . . . . . . . . . . . . . . . .4
10 Fonctionnement de la station de jaugeage et regroupement des résultats .6
11 Erreurs de mesurage et validité de la courbe hauteur-débit . . . . . .6
Annexes
A Conception, réalisation et fonctionnement d'une station de jaugeage . . 8
B Correctiondu débit en écoulement non permanent . . . . . . . . 19
C Familledecourbesdonnant la relation hauteur-debit . . . . . . . . 20
Figures
1 - Détermination du nombre de mesures nécessaires pour établir une relation
hauteur-débit valable . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 - Essai des courbes hauteur-débit . . . . . . . . . . . . . . 22
3 - Détermination de Go - Lecture du limnimètre pour un debit nul . . . 23
4 - Relation O, = f (z,) pour une dénivellation de référence H, = 1 . . . 24
OH
5 - Relation entre - et - . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Qn Hn
6 - Relation entre le niveau et le débit ramené à la dénivellation
de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7 - Méthode de la dénivellation normale - Courbe d'étalonnage simple . . . 27
8 - Relation entre la dénivellation normale et le niveau . . . . . . . . 28
9 - Relation entre ledébit et la dénivellation mesurée . . . . . . . . 29
Liste des symboles utilisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
...
III
NORME INTERNATIONALE IS0 1100-1973 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Établissement et fonctionnement d’une station de jaugeage
et détermination de la relation hauteur-débit
IS0 748. Mesure de débit des liquides dans les canaux
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
- Méthodes d‘exploration du champ des
découverts
La présente Norme Internationale spécifie des méthodes
vitesses.
pour le mesurage continu du niveau de l‘eau, pour la
IS0 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux
détermination de la relation hauteur-débit en établissant
découverts - Vocabulaire et symboles.
une corrélation entre les niveaux de l’eau et les débits et
pour le regroupement des résultats de débit d’une station de
IS0 1438, Mesure de débit des liquides dans les canaux
L
jaugeage. Elle traite aussi de l’établissement et du
découverts - Méthode de déversoirs, déversoirs a
fonctionnement de la station de jaugeage sur une rivière ou
échancrure et canaux jaugeurs à ressaut. 7 )
sur un chenal.
Les mesurages d’un débit donné peuvent être effectués
3 DÉFINITIONS
le mesurage du
selon l’une des méthodes acceptées pour
débit des liquides dans les canaux découverts,
Dans le cadre de la présente Norme Internationale, les
conformément aux Normes Internationales y relatives. La
définitions données dans I‘ISO 772 sont applicables.
présente Norme Internationale ne concerne que les
éléments supplémentaires nécessités par un élargissement du
domaine d’application. 4 UNITÉS DE MESURE
Les chenaux ont été classés en types stables et instables, car Les unités de mesure utilisées dans la présente Norme
les courbes caractéristiques hauteur-débit de l’un et de Internationale sont la seconde et le mètre (ou le foot).
l‘autre type diffèrent.
La présente Norme Internationale ne s’applique pas aux cas
5 PRINCIPE DE LA MÉTHODE DE MESURAGE
où
Le principe de la méthode est d’établir une relation
a) les conditions d‘écoulement, au cours des crues,
univoque liant le débit dans un chenal soit au niveau de
varient brusquement et rapidement sous l’action d’une
l‘eau dans une section de l‘écoulement, soit aux deux
onde abrupte;
valeurs de ce niveau aux extrémités d’un bief. La
‘L
connaissance de cette relation hauteur-débit permettra,
b) les conditions d’écoulement sont considérablement
dans la période d’exploitation de la station, d’obtenir le
entravées, durant certaines périodes, par la formation OU
débit par de simples mesurages du niveau.
la présence de glace.
Pour établir cette relation, il est nécessaire de procéder, a la
L‘Annexe A donne un plan et une méthode facilitant
station de jaugeage choisie, à un nombre suffisant de
l’application de la présente Norme Internationale; elle
mesurages simultanés du débit et du niveau correspondant.
indique également les essais et les procédés statistiques
Chaque mesurage du débit doit être fait selon l’une des
permettant d’établir les courbes hauteur-débit.
méthodes acceptées.
Les Annexes B et C traitent, respectivement, des
corrections à effectuer en écoulement non permanent et de
la famille de courbes traduisant la relation hauteur-débit. 6 CHOIX DE L’EMPLACEMENT
6.1 Prospection préalable
2 RÉFÉRENCES
Une prospection préalable doit être effectuée pour s’assurer
IS0 555, Mesure de débit des liquides dans les canaux que les caractéristiques physiques et hydrauliques de
découverts- Méthodes de dilution pour le mesurage du l’emplacement prévu soient conformes aux prescriptions
débit en régime permanent - Méthode d‘injection 5 débit relatives à l’application des méthodes de mesurage du débit
constant. que l’on envisage d’utiliser.
Actuellement au stade de projet.
1)
IS0 1100-1973 (F)
6.2 Choix de l'emplacement b) II faut éviter les emplacements où poussent
particulièrement les herbes.
Un emplacement doit être choisi de facon qu'il soit possible
d'y mesurer la gamme entière et les différents types c) il ne doit y avoir ni vortex, ni eau morte, ni d'autres
d'écoulement pouvant y être rencontrés ou devant être anomalies dans l'écoulement.
mesurés. L'ensemble des mesurages, par rapport à un
d) Les accès à l'emplacement, quels que soient le niveau
limnimètre de référence, peut être effectué dans une section
ou l'époque, doivent être aussi praticables que possible.
unique ou, pour certaines gammes de débit, dans deux
sections ou davantage. De même, différentes méthodes de
mesurage peuvent être utilisées pour diverses parties de la
gamme, les conditions particulières relatives à chacune des
7 CONCEPTION ET RÉALISATION D'UNE STATION
méthodes de mesurage étant spécifiées dans les Normes
DE JAUG EAG E
Internationales relatives à la mesure de débit des liquides
dans les chenaux.1)
7.1 Généralités
Selon les circonstances, on peut utiliser soit une station de
jaugeage simple, soit une station double, mais la première Une station de jaugeage comprend une ou plusieurs sections
solution doit être préférée. transversales de mesurage, naturelles ou artificielles
(c'est-à-dire déversoir ou canal jaugeur), ainsi qu'un
Le fonctionnement d'une station de jaugeage simple repose
limnimètre de référence.
W
sur l'hypothèse que le niveau de la surface libre est
Dans le cas où il existe un dispositif général de limnimètres
réellement une fonction unique du débit. Dans le cas de
sur la rivière, iJ n'est pas absolument nécessaire que la
stations affectées d'hystérésis, la crue et la décrue doivent
position de la section transversale de mesurage coïncide
être étalonnées séparément par mesurage du débit.
avec la position du limnimètre, pourvu que le débit soit le
même aux deux endroits, pour tous les niveaux. Dans tous
les autres cas, il est préférable d'installer le limnimètre à la
6.2.1 Station de jaugeage simple
section transversale choisie ou à proximité immédiate.
a) II est préférable de choisir un emplacement où la
Si l'emplacement souhaité ne satisfait qu'à une partie des
relation entre la hauteur et le débit est essentiellement
exigences stipulées dans les Normes Internationales
uniforme et stable. Toutefois, cela n'est pas toujours
concernant la mesure de débitl) et en 6.2 de la présente
possible pour les rivières alluviales. Pour de telles rivières,
Norme Internationale, on peut faire en sorte qu'il réponde à
la relation hauteur-débit n'est généralement applicable
ces exigences en apportant quelques modifications
que pendant la période où elle a été déterminée.
appropriées (voir Annexe A). En général, de telles
II ne doit y avoir aucun effet résultant d'un courant
b) modifications ne se justifieront que pour de petites rivières.
de retour variable.
Dans le cas d'une station de jaugeage double, la longueur du
bief doit être suffisante pour que toute erreur d'observation
soit négligeable par rapport à la baisse du niveau entre les
6.2.2 Station de jaugeage de tout type (simple ou double)
deux limnimètres. Par ailleurs, il ne doit y avoir ni
augmentation ni diminution du débit entre les deux .-
a) L'emplacement doit être sensible, c'est-à-dire que
limnimètres.
toute variation appréciable du débit doit s'accompagner,
même au plus faible débit,
7.2 Appareils de mesurage du niveau
- dans le cas d'une station de jaugeage simple, d'une
modification appréciable du niveau;
7.2.1 Limnimètre de référence
- dans le cas d'une station de jaugeage double,
Le limnimètre de référence doit être un limnimètre à
d'une modification appréciable du niveau (à l'une ou
échelle verticale ou à échelle inclinée. Les repères doivent
l'autre des échelles) et de la chute (entre les deux
être nets et suffisamment précis pour répondre aux
échelles).
exigences des mesurages; le repère inférieur et le repère
En cas contraire, de petites erreurs sur le relevé du
supérieur du limnimètre de référence doivent se situer
niveau au cours de l'étalonnage d'une station
respectivement au-dessous et au-dessus des niveaux d'eau les
non-sensible peuvent se traduire par d'importantes plus bas et les plus hauts qui soient prévus.
erreurs sur les débits indiqués par la courbe.
Le limnimètre de référence doit être solidement amarré,
Une comparaison doit être établie entre la variation du dans le courant, à un support fixe et rigide, et être lié à un
débit et la variation minimale du niveau correspondant
repère de nivellement fixe raccordé par un relevé
pour s'assurer que la sensibilité de la station est
topographique précis au système national de nivellement. II
siiffisante pour répondre aux exigences des mesurages.
doit comporter un dispositif de stabilisation, partout où
1) Voir IS0 555, IS0 748 et IS0 1438
IS0 1100-1973 (F)
cela s'impose, de facon que le niveau de l'eau puisse être lu
e) Si la lecture du niveau sur le graphique ne peut se
avec précision. faire avec une précision suffisante en raison de la
fréquence des rides de surface, un étrangleur doit être
S'il est indispensable d'avoir un enregistrement continu des installé dans le conduit d'admission pour amortir
niveaux de l'eau, un limnigraphe doit être installé.
l'osci I I at i on.
Toutefois, il est essentiel de toujours associer un tel
limnigraphe à un limnimètre normal de rivière, situé à
7.2.2.2 LI M N IG R A PH E PN E U M AT I QU E
proximité du point où le limnigraphe effectue ses
a) Ce limnigraphe mesure le niveau par l'intermédiaire
mesurages. Dans les autres cas, un limnimètre normal de
de la pression exercée sur une prise immergée,
rivière suffira.
solidement fixée à une cote connue.
NOTE - Lorsque cela est possible, une estimation des valeurs
b) Le limnigraphe doit comporter une source de gaz
extrêmes doit être effectuée a l'aide d'une étude statistique. II faut
comprimé (air ou azote) et un dispositif de réglage et de
absolument s'assurer que l'on a bien tenu compte des valeurs aussi
extrêmes que l'exige le but de la station. Un affouillement possible
visualisation du débit d'air sous la forme ((bulle à bulle)).
du lit doit aussi être pris en considération.
c) Un dispositif de chasse de gaz doit être prévu pour
déboucher, si nécessaire, la prise de pression.
7.2.1.1 LIMNIMÈTRE À ÉCHELLE VERTICALE
d) La tuyauterie reliant le manomètre à la prise de
Ce limnimètre doit être absolument vertical et de forme
L-
pression doit avoir une longueur inférieure à la limite
telle qu'il ne provoque aucune surélévation sensible de
fixée par le constructeur. Elle ne doit pas comporter de
l'écoulement.
points bas risquant d'accumuler les eaux de
condensation du gaz.
7.2.1.2 LIMNIMÈTRE A ÉCHELLE INCLINÉE
e) le dispositif de mesurage de la pression doit être
suffisamment sensible, précis et fidèle. Dans le cas
L'échelle limnimétrique inclinée doit être parfaitement
d'emploi d'un manomètre à liquide tampon, la densité
adaptée et solidement amarrée à la pente de la berge
de ce liquide aux différentes températures doit être
naturelle du cours d'eau. Elle peut être étalonnée sur place
éventuellement prise en compte, le constructeur devant
à l'aide d'un relevé topographique précis.
indiquer la valeur des erreurs encourues.
7.2.2.3 ER E G IST R E U R
7.2.2 Limnigraphe
L'enregistreur doit fournir soit un enregistrement graphique
II peut être constitué par un limnigraphe à flotteur installé
continu de la variation du niveau d'eau, soit un
dans un puits de mesurage communiquant avec le lit du
enregistrement des niveaux d'eau par un procédé numérique
chenal ou par un limnigraphe pneumatique ou tout autre
à des intervalles de temps judicieusement espacés.
il est essentiel de toujours associer un
dispositif. Toutefois,
tel limnigraphe à un limnimètre de référence situé à
Les résultats enregistrés dépendront directement des
proximité du point où le limnigraphe effectue ses
variations du niveau d'eau. Si d'autres phénomènes les
mesurages. Dans le cas d'un limnigraphe à flotteur, un
affectent (amortissement du puits de mesurage du
L limnimètre supplémentaire doit, à titre de contrôle, être
limnigraphe à flotteur, influence de la perte de charge due
associé au flotteur.
au débit de gaz ou de la densité du liquide tampon du
manomètre, dans un limnigraphe pneumatique) l'utilisateur
doit en connaître les effets, afin de pouvoir, si nécessaire,
7.2.2.1 PUITS DE MESURAGE
effectuer les corrections.
Le puits de mesurage destiné à l'installation du flotteur du
Dans le cas d'un limnigraphe donnant un relevé graphique,
limnigraphe doit répondre aux conditions suivantes :
la feuille d'enregistrement doit être parfaitement placée sur
a) II doit être vertical et avoir une hauteur et une le tambour. Les échelles choisies pour les temps et les
profondeur suffisantes pour permettre au flotteur niveaux seront fonction des caractéristiques de la rivière et
d'évoluer dans toute la gamme des niveaux. elles doivent permettre des lectures suffisamment précises
pour traduire les différentes phases de I'hydrogramme.
b) Dans les cours d'eau qui contiennent beaucoup de
limon en suspension (eaux chargées), des conduits
Toute liaison mécanique entre les organes du limnigraphe
à différents niveaux.
d'admission doivent être aménagés doit être aussi courte et aussi directe que possible et if ne
doit y avoir aucun contact entre une partie mobile
c) Les raccords de chaque conduit d'admission doivent
quelconque du mécanisme et une partie fixe du châssis.
être étanches.
Le mécanisme d'horlogerie doit permettre de donner le
d) Les dimensions du conduit d'admission ou du chenal
temps avec une bonne fidélité.
le niveau de
doivent être suffisamment grandes pour que
l'eau de puits suive sans délai l'élévation et la baisse de L'enregistreur doit être soustrait aux risques d'inondation
niveau, et aussi pour que soit évitée son obstruction par et protégé des éléments et des interventions de personnes
des sédiments. non qualifiées.
IS0 1100-1973 (F)
Des précautions doivent être prises contre d'éventuelles La prospection de l'emplacement doit être conduite de
erreurs des enregistrements dues à manière plus détaillée que s'il ne s'agissait que de simples
mesures de débit. Une attention particulière doit être
a) un retard du style par rapport au déplacement du
apportée à l'éventualité de variations du lit du chenal
flotteur;
pouvant affecter la courbe hauteur-débit.
b) une modification de l'immersion du flotteur dans
NOTES
l'eau;
1 Très peu de rivières ont des caracréristiques qui sont
parfaitement stables. Pour cela, l'étalonnage ne peut donc ëtre établi
c) une immersion du contrepoids et du câble du
une fois pour toutes, mais il doit être répété à des intervalles
flotteur.
dépendant de l'importance des variations de la courbe hauteur-débit.
II est recommandé d'effectuer les mesurages aussi souvent que
possible aux niveaux les moins fréquemment atteints.
7.3 Procédé de lecture des limnimètres
2 Dans le cas d'une rivière instable, la relation hauteur-debit varie
Le limnimètre doit être lu à partir d'un emplacement qui
plus souvent, surtout après les crues. Les mesurages du débit doivent
permette d'éviter les erreurs du parallaxe. Le limnimètre donc être faits à des intervalles plus rapprochés pendant ces
périodes.
doit être observé sans discontinuité pendant une durée
minimale de 2 min ou pendant la durée d'une oscillation
9.1.2 Déversoirs à échancrure, déversoirs et canaux
complète, suivant que l'une ou l'autre de ces durées est plus
jaugeurs
longue, et les lectures maximale et minimale seront relevées
pour en faire la moyenne.
Dans le cas de déversoirs à échancrure, de déversoirs et de
canaux jaugeurs, les opérations prescrites ci-dessus ne sont
normalement pas nécessaires car la relation hauteur-débit
8 VÉRIFICATION DE LASTATION - PRESCRIPTIONS
peut avoir été déterminée par des essais de laboratoire.
GÉNÉRALES
Cependant, leurs conditions de fonctionnement doivent
Après l'installation d'une station de jaugeage, il doit être
être contrôlées de temps en temps
procédé à une vérification définitive.
a) par des mesurages du débit, afin de s'assurer que
La vérification définitive doit comprendre la détermination
est applicable et qu'ils rendent
l'étalonnage supposé
précise des hauteurs et des positions relatives des
le débit passant par la section;
réellement compte de tout
limnimètres de référence et du zéro des échelles, la
vérification des conduits d'admission ou des chenaux, de la
b) par des mesurages directs des dimensions afin de
base du puits dans le cas d'un limnigraphe à flotteur, de la
contrôler la stabilité.
fixation de la prise de pression, des étanchéités de la
tuyauterie de gaz et de tous les organes sous pression, dans
9.2 Établissement de la courbe hauteur-débit et de la table
le cas d'un limnigraphe pneumatique, des jalons de section
d'étalonnage
transversale et de tous autres points clés ou particularités
importantes de l'emplacement.
9.2.1 Station de jaugeage simple
Une vérification périodique, au minimum une fois par an et
à l'occasion de tout déplacement du limnimètre, doit
9.2.1.1 COURBE HAUTEUR-DÉBIT - CHENAUX
également être effectuée en ce qui concerne les hauteurs et
STABLES
les positions relatives déterminées au moment de la
Les débits doivent figurer en abscisses et les hauteurs
vérification définitive.
correspondantes en ordonnées et la courbe hauteur-débit
doit être tracée régulièrement en reliant les points obtenus.
9 ÉTALONNAGE DE LA STATION
La hauteur inscrite sur le graphique doit être la hauteur
moyenne correspondant à la période de mesurage du débit.
9.1 Généralités
La courbe doit être construite à partir d'un nombre
Le but d'une station de jaugeage est de permettre de
suffisant de mesures convenablement réparties sur toute la
connaître le débit d'une rivière ou d'un canal découvert.
gamme des niveaux, chacune étant obtenue de préférence à
Dès que l'on dispose de la courbe hauteur-débit, le débit
un niveau stable. Le nombre de mesures nécessaires pour
sera connu par lecture du limnimètre ou du limnigraphe.
construire la courbe dépend de la gamme à considérer, de la
Les opérations nécessaires pour obtenir cette relation sont
forme de la courbe hauteur-débit et de la précision
dites uétalonnage de la station)).
souhaitée (voir A.5.3 de l'Annexe A).
Les mesures doivent être plus rapprochées dans la partie
9.1.1 Mesurage du débit pour l'étalonnage
basse de la courbe et le tracé de la courbe doit être vérifié
A. Quand les
Le débit doit être mesuré conformément aux Normes par l'une des méthodes décrites dans l'Annexe
mesurages obtenus sont à niveaux montants et descendants,
Internationales y relatives' ). Les écarts peuvent également
ils doivent être affectés de symboles appropriés et il doit y
être déterminés à partir de ces Normes Internationales.
1) Voir IS0 555, IS0 748 et IS0 1438.
IS0 1100-1973 (F)
avoir a peu près le même nombre de chacun d'eux à des déviation et de l'exactitude du tracé, et ceci séparément
niveaux correspondants, de facon à permettre le tracé d'une pour chaque portion de courbe entre les variations du
courbe moyenne convenable.
contrôle hydraulique.
Afin d'avoir au moins une mesure à la pointe de la crue ou à
Pour l'absence de déviation, il y a deux épreuves. Dans
proximité de cette pointe, il est souhaitable d'accroître la
l'une, on vérifie si la courbe satisfait cette exigence de base
fréquence de mesurage lorsque la pente de I'hydrogramme
qu'un nombre sensiblement égal de points doivent être
s'atténue de facon caractérisée à la pointe ou à proximité de
situés au-dessus et au-dessous de toute courbe sans
cette pointe.
déviation, de sorte qu'il n:y ait plus d'écarts que ceux dus à
des variations fortuites (Epreuve 1, A.5.6.1). Dans l'autre
9.2.1.2 COURBE HAUTEUR-DÉBIT - CHENAUX
épreuve, on vérifie la condition que la somme algébrique
INSTABLES
des écarts en pourcentage entre les débits observés et la
courbe sans déviation ne soit pas significativement
Dans le cas de chenaux instables, la relation hauteur-débit
différente de O en comparant ,la moyenne des écarts en
ne demeure pas stable et de fréquentes modifications du
pourcentage avec l'erreur-type (Epreuve 3, A.5.6.3).
((contrôle hydraulique)) se produisent pendant et après les
périodes de crues. De même dans le cas de chenaux
Pour l'exactitude du tracé, l'épreuve consiste à vérifier
instables, les relations hauteur-débit particulières qui
qu'un changement de signe des écarts (c'est-à-dire la valeur
prévalent pendant les différentes périodes peuvent être
observée moins celle donnée par la courbe) est aussi
utilisées pour estimer les débits à partir des niveaux
vraisemblable qu'un non changement de signe. Cette
enregistrés durant les périodes pour lesquelles aucune
épreuve permet également de déceler les variations du
L- mesure de débit n'est disponible. Les débits pendant l'année
contrôle hydraulique pour différents niveaux (Epreuve 2,
hydraulique doivent être portés en abscisses et les niveaux
A.5.6.2).
correspondants en ordonnées; chaque point doit être
indiqué par ordre chronologique. La position des points Les épreuves indiquées ci-dessus sont décrites en détail en
A.5.6 de l'Annexe A avec des exemples expliquant leur
doit être examinée pour déceler des variations du contrôle
application.
hydraulique, en fonction de leur ordre chronologique. Des
courbes régulières doivent être tracées séparément pour
9.2.1.4 TAB L E DSÉTA LO N NAG E
chaque période ne comportant aucune variation du contrôle
hydraulique. C'est ainsi que l'on peut avoir plus d'une
Une table d'étalonnage doit être établie à partir de la
courbe pour les périodes de crue et de décrue de la même
courbe hauteur-débit, ou de son équation, de manière à
année hydraulique, ceci pour un chenal instable affecté par
indiquer, dans l'ordre croissant, les hauteurs et les débits
des envasements et par des affouillements.
correspondants; leur nombre est fonction de la précision
souhaitée.
9.2.1.3 MÉTHODES DE CONTR~LE DES COURBES
HA U TE U R -D É B IT
Les courbes doivent toujours exprimer objectivement la 9.2.2 Stations de jaugeage doubles
relation hauteurdébit et l'on doit donc contrôler l'absence
d'erreurs systématiques et la validité de l'ajustement durant 9.2.2.1 Co UR BE HA UT EU R-D É B IT
les périodes comprises entre les variations du contrôle
L'installation d'une station de jaugeage simple est
les variations de ce contrôle. Les
hydraulique, ainsi que
impossible dans tous les cas où l'écoulement dans le bief est
méthodes pour déceler les variations du contrôle
fonction de conditions existant dans un autre bief (amont
hydraulique des courbes hauteur-débit, résultant soit de
L
ou aval), que l'écoulement y varie sous l'effet de causes
transformations physiques des caractéristiques du chenal,
naturelles (élévation du niveau de l'eau d'un affluent,
soit de changements fortuits au cours du temps, ont été
obstruction, etc.) ou sous l'effet de causes artificielles
également indiquées en A.5.8 de l'Annexe A.
(barrage de navigation à vannes mobiles, installations
Pour les chenaux stables, lorsque le contrôle hydraulique
hydro-électriques, etc.). II est toutefois possible d'obtenir
est uniforme et demeure inchangé. il est possible d'établir
une mesure du débit au moyen de deux limnimètres places
une courbe mathématique. Celle-ci peut être tracée comme
dans le même bief par la méthode de la pente de la ligne
indiqué en A.5.10 de l'annexe A. Mais le plus fréquemment,
d'eau. Pour toute paire de valeurs des niveaux, z,, et z, , lues
même pour les chenaux stables, lorsque la courbe a été
sur chacune des échelles, il n'existe qu'une seule valeur de
tracée à l'estime, par exemple, lorsque la section n'est pas
débit O correspondante, à condition qu'entre-temps la
uniforme, les essais décrits pour les chenaux instables
topographie et la rugosité du lit n'aient pas varié dans ce
deviennent également nécessaires.
même bief, entre les échelles.
Dans le cas de chenaux naturels instables, on procède à des Le report des mesures hauteur-débit, avec la valeur de la
contrôles variés aux différents niveaux de différentes dénivellation correspondant à chaque mesure, indique si le
années, de sorte que non seulement les courbes relatives aux rapport est modifié par la variation de la pente pour tous les
crues et aux décrues sont différentes les unes des autres et niveaux ou s'il est seulement modifié lorsque la
d'une année à l'autre, mais elles présentent encore des dénivellation descend au-dessous d'une valeur déterminée.
En l'absence de tout contrôle hydraulique, le débit est
inflexions et des discontinuités résultant des variations du
à un même niveau. Le fonction, à chaque instant, de la dénivellation, et la
contrôle hydraulique correspondant
travail démesuré impliqué par l'établissement de courbes correction est effectuée comme indiqué dans la méthode de
dénivellation constante définie dans l'Annexe C. Quand le
complexes de degré élevé interdit pratiquement leur
débit n'est modifié que pour des dénivellations inférieures à
utilisation. Les courbes de crue et de décrue les mieux
établies sont donc tracées à l'estime et doivent, par une valeur déterminée, on applique la méthode de la
dénivellation normale qui est aussi donnée dans l'Annexe C.
conséquent, être vérifiées au point de vue de l'absence de
IS0 1100-1973 (F)
9.2.2.2 TABLE D~ÉTA LO N NAG E 10.2 Regroupement des résultats
La complexité de la relation ne permet pas, en général, de
Les mesures enregistrées doivent être regroupées
s'en servir facilement pour dresser une table d'étalonnage et
régulièrement.
l'on recommande de déduire les valeurs des graphiques
Quand le niveau de l'eau varie au cours d'une journée, le
correspondants.
débit peut être évalué à partir d'un nombre suffisant de
points en vue de permettre le calcul des débits moyens
9.3 Vérification de la relation hauteur-débit
journaliers. Quand la différence des débits instantanés
Si l'on se conforme aux prescriptions de A.5.1, il n'est pas et inférieur d'une
correspondant aux niveaux supérieur
nécessaire de procéder à une vérification effective. Dès que le plus faible débit instantané du même
journée, divisé par
l'on dispose, après une ou plusieurs années, d'un nombre
jour, dépasse 20 %, un graphique du débit doit être tracé.
suffisant de mesures pour toute la gamme des débits, on
Les ordonnées relevées suffiront à déterminer les
trace la courbe. En utilisant à nouveau le procédé, il sera
caractéristiques du débit de la journée. Le volume total du
possible, après une certaine période, de tracer une nouvelle
débit doit être donné, pour la journée, par l'aire sous la
courbe. Lorsqu'une variation est décelée, par ce moyen,
courbe et la valeur moyenne du débit s'obtiendra en
dans un chenal instable, on trace une nouvelle courbe qui le volume total par le temps.
divisant
sert de référence pour la période précédant la détection
Les valeurs obtenues par extrapolation de la courbe
d'une autre variation. Chaque courbe est la courbe
hauteur-débit doivent être indiquées par la lettre «e» et les
la période de
d'étalonnage qui sert de référence durant
limites au-delà desquelles l'extrapolation a eu lieu doivent
mesurage suivante. En comparant les courbes successives et
être définies et indiquées dans une note appropriée qui doit
en notant les variations il est possible de déterminer, pour
accompagner les données. Les débits, déterminés par
l'avenir, la fréquence des mesurages à faire et les périodes
interpolation dans le cas d'une défaillance du limnigraphe
durant lesquelles une certaine courbe hauteur-débit peut
ou d'une absence des lectures de l'observateur, doivent être
être considérée comme valable.
indiqués par la lettre «i».
Dans les cas où l'on ne peut obtenir les mesures régulières
La précision (nombre de décimales) des chiffres fournis ne
requises pour l'application de la méthode ci-dessus, la
doit jamais dépasser la précision avec laquelle ils ont été
méthode de vérification suivante est recommandée. La
déterminés. La journée d'enregistrement doit s'étendre à
courbe de la relation hauteur-débit doit être vérifiée au
partir d'un instant donne, dans la matinée d'un jour,
moyen de mesurages de débit effectués de temps en 'temps à
jusqu'au même instant du jour suivant; les valeurs mesurées
bas niveau et à niveau moyen ou haut, et toujours pendant
pendant cette période doivent être attribuées au jour du
et après les crues importantes. Si l'on observe une
début d'enregistrement.
différence importante avec la courbe hauteur-débit établie
précédemment, de nouveaux contrôles doivent être
10.3 Extrapolation de la courbe hauteur-débit
effectués. Si la différence se confirme, un nombre suffisant
On doit éviter d'extrapoler la courbe hauteur-débit. Que
de mesurages de débit doivent être effectués pour
l'extrapolation soit permise pour un cas particulier, et dans
déterminer la zone dans laquelle la relation hauteur-débit
quelle mesure, dépend de l'exactitude de la courbe (nombre
s'est modifiée et une nouvelle courbe hauteur-débit doit
de mesurages, dispersion naturelle) et des Caractéristiques
être tracée.
du chenal (voir chapitre A.6 de l'Annexe A).
Si une variation particulière de la courbe hauteur-débit peut
à un incident déterminé dans la vie de la
être imputée
station, la nouvelle courbe doit être considérée comme 11 ERREURS DE MESURAGE ET VALIDITÉ DE LA
devant être d'application à partir de la date de cet incident.
COURBE HAUTEUR-DÉBIT
Les méthodes de contrôle de la comptabilité des jaugeages
La courbe hauteur-débit obtenue par les observations donne
sont décrites dans l'Annexe A.
la relation moyenne entre la hauteur et le débit. La courbe
hauteur-débit idéale pourrait être obtenue si les mesurages
Pour les chenaux instables, une nouvelle série de mesurages
si le contrôle restait
étaient effectués sans erreurs et
du débit doit être réalisée chaque année et de nouvelles
les points seraient alors exactement sur la
constant. Tous
courbes doivent être tracées, correspondant aux périodes où
courbe. Comme ces conditions idéales ne peuvent être
le contrôle hydraulique ne varie pas.
obtenues en pratique, il y aura des écarts de mesures par
rapport à la courbe. Ces écarts des débits mesurés par
rapport à la courbe donnent, dans les limites de validité de
10 FONCTIONNEMENT DE LA STATION DE
la courbe, une estimation de l'erreur provenant des
JAUGEAGE ET REGROUPEMENT DES RÉSULTATS
la courbe moyenne et celle des
mesurages. La validité de
écarts des débits mesurés par rapport aux débits estimés à
10.1 Fonctionnement de la station de jaugeage
partir de la courbe, peuvent généralement être évaluées
Des précautions doivent être prises pour s'assurer que la selon l'une ou plusieurs des méthodes indiquées dans les
staticn soit maintenue, à tout moment, en état de bon paragraphes suivants : ((Écart-type sur la moyenne (courbe
les instruments doivent être en état et
fonctionnement. Tous hauteur-débit))), ((Limites d'acceptation des mesures))
de marche et conformes à leurs normes respectives; ils ((Limites de confiance de la courbe hauteur-débit
doivent être étalonnés soigneusement et régulièrement. moyenne)).
IS0 1100-1973 (F)
Erreur-type sur la courbe hauteur-débit
11.1 niveaux, apparaissent être du même côté de l'une des
limites. Lorsque cela se produit, une modification de la
Parmi les points qui ont servi à définir la courbe
courbe hauteur-débit est probable, ce qui signifie qu'il faut
hauteur-débit, il est nécessaire d'en choisir la totalité, ou un
procéder à un nouvel étalonnage de la station, ou bien
certain nombre, bien répartis le long de la courbe. Pour les
qu'une autre courbe hauteur-débit est nécessaire en raison
mesures relatives à de petits intervalles de niveau autour des
d'une modification du contrôle hydraulique.
points pris comme valeur centrale, il faut calculer
/'écart-type so par rapport à la courbe (c'est-à-dire la racine
Habituellement, les deux conditions imposées pour une
carrée de la moyenne des carrés des écarts des points
estimation correcte de l'écart-type en 11.1 ne sont pas
expérimentaux par rapport à la courbe). Les intervalles
remplies; en effet, il n'y a pas suffisamment de mesures
doivent être choisis de facon que
correspondant à de petits intervalles de niveau, et l'on sait
que les erreurs varient avec le débit pour une gamme où le
a) il y ait un nombre suffisant de mesures dans chaque
contrôle hydraulique est invariant. En conséquence, une
intervalle;
évaluation d'ensemble de l'écart-type relatif peut être faite
b) l'erreur de mesurage, dans chaque intervalle, puisse à partir des écarts-types relatifs sur le débit
être considérée comme indépendante du débit.
débit mesuré - débit estimé
(c'est-à-dire x loo%),
débit estimé
L'erreur-type de la moyenne (courbe hauteur-débit) est
en considérant l'ensemble des mesures. A partir de cet
écart-type relatif global, la ((limite d'acceptation à 95 %»
peut être déterminée pour toute la gamme du contrôle
hydraulique.
où
m est le nombre de mesures utilisées pour déterminer la
11.3 Limites de confiance à 95 % de la moyenne (courbe
courbe hauteur-débit;
hau teu r-débit)
so est l'écart-type.
Lorsque les deux courbes tracées passent par des points
situés à la distance correspondant à deux fois l'erreur-type
L'erreur-type sE est généralement exprimée en pourcentage
sE de la courbe moyenne, (et NON PAS à deux fois
à partir de la courbe hauteur-débit. II
du débit estimé
l'écart-type sur les mesures), de part et d'autre de la courbe
convient de noter que l'erreur-type est obtenue seulement
hauteur-débit, l'ensemble des deux courbes s'appelle limites
pour l'intervalle où le contrôle hydraulique reste invariant.
la courbe. L'erreur-type doit être
de confiance 2 95 % de
calculée à partir d'un certain nombre de points bien répartis
Si l'écart-type sD ne peut être calculé en raison de
le long de la courbe et l'erreur doit être considérée comme
l'insuffisance de nombre de mesures, la valeur de sD peut
représentative pour la partie correspondante de la courbe
être prise égale à X,, c'est-à-dire à l'erreur-type en
hauteur-débit.
pourcentage sur la mesure de débit seul, conformément à
IS0 748.
Ces limites déterminent la largeur de la bande à l'intérieur
NOTE - Tous les calculs d'écarts-types s'appliquent
de laquelle la courbe vraie a une probabilité de se trouver
rigoureusement, à condition de faire en sorte que les erreurs
égale à 95 %.
L systématiques résultent du hasard, en changeant aussi souvent que
possible d'instruments de mesurage et en changeant l'observateur.
11.4 Autre méthode de détermination des ((limites
11.2 ((Limites d'acceptation)) des mesures de
d'acceptation des mesures)) et des ((limites de confiance de
hau teur-débit
la courbe hauteur-débit»
Deux courbes, de part et d'autre de la courbe hauteur-débit,
Une seconde méthode pour déterminer les ((limites
à une distance de deux fois la valeur de l'écart-type, sont
d'acceptation)) pour les débits et les ((limites de confiance
appelées ((courbes de contrôle)) et définissent les limites
de la moyenne (courbe hauteur-débit))) consiste à inscrire
d'acceptation 2 95% des débits pour les niveaux
les données sur papier log-log. Les débits figureront en
correspondants.
abscisses et les niveaux en ordonnées (en prenant le niveau
les résultats Go à débit nul comme niveau de référence - voir A.5.1 O de
En moyenne, pour dix-neuf mesures sur vingt,
Les points reprientatifs dans une zone ayant
doivent rester dans ces limites. l'Annexe A).
le même contrôle hydraulique, sont généralement en ligne
Tout point très extérieur (soit à plus de trois fois droite. Les ((limites d'acceptation)) basées sur l'écart-type et
l'écart-type) peut être considéré comme résultant d'une les ((limites de confiance)) basées sur l'erreur-type de la
erreur de mesurage, sauf si plusieurs points consécutifs, soit moyenne doivent être déduites des distances horizontales
des points considérés à cette ligne.
chronologiquement, soit pour une même gamme de
IS0 1100-1973 (FI
ANNEXE A
CONCEPTION, RÉALISATION ET FONCTIONNEMENT D'UNE STATION DE JAUGEAGE
A.I PROSPECTION PRÉALABLE A.2 CONCEPTION DE LA STATION
La prospection topographique doit comprendre La conception de la station doit être basée sur les
site où figurent la largeur du plan caractéristiques révélées au cours de la reconnaissance
l'élaboration d'un plan du
les bords des rives naturelles préalable.
d'eau pour un niveau donné,
du chenal (des chenaux), le profil de toute discontinuité
La section de contrôle qui détermine les niveaux d'eau pour
déterminée de la pente de ces rives, ainsi que la base et la
de faibles débits à l'endroit du point de jaugeage doit être
crête de toute digue artificielle. Tous les obstacles du chenal
située à l'extrémité aval du bief de mesurage, et la section
(des chenaux) oc1 d'un défluent de crue, doivent être
transversale utilisée la plus proche du contrôle hydraulique
indiqués. Une coupe en long du chenal doit être tracée,
(c'est-à-dire la section de mesurage dans le cas de mesurage
s'étendant de l'aval d'un point de contrôle, s'il en existe un,
par moulinet ou la dernière section dans le cas de toute
jusqu'aux limites amont du bief et indiquant le niveau à
autre méthode) doit en être suffisamment éloignée pour
l'endroit le plus profond du lit et les pentes de la ligne d'eau
éviter toute distorsion de l'écoulement qui pourrait se
aux niveaux bas et haut. Les sections transversales doivent
produire dans ce voisinage, mais suffisamment près pour
être étudiées dans le bief envisagé pour les mesurages, ou à
que l'on soit assuré qu'une variation de la relation
la section envisagée pour les mesurages, ainsi qu'en amont
hauteur-débit ne sera pas introduite sous l'effet du vent ou
et en aval de cette section. Au moins cinq sections
d'herbes poussant dans le chenal.
transversales doivent être prises dans le bief de mesurage, ou
deux sections en amont de la section de mesurage et autant
Les débits plus importants sont généralement régis par les
en aval de ce point, recouvrant au moins une fois la largeur
caractéristiques générales du chenal à une très grande
du chenal, de rive à rive, dans chaque direction. La section
distance en aval.
de contrôle doit être définie, partout où cela est possible,
Le limnimètre de référence et le limnigraphe doivent être
par le relevé d'un quadrillage serré de niveaux
situés aussi près que possible de la section de mesurage dans
topographiques sur la surface ou par un nombre suffisant de
le cas d'une station à moulinets ou à proximité du milieu du
sections transversales. Toutes les sections transversales
bief de mesurage dans le cas de toute autre méthode de
doivent être prises perpendiculairement à la direction du
mesurage.
courant et doivent atteindre, de part et d'autre du lit
majeur, une hauteur très supérieure au niveau d'eau qu'on
Les importantes exigences indiquées comme indispensables
présume le plus élevé. L'espacement des relevés de niveau
à un emplacement de jaugeage convenable doivent
ou des sondages doit être suffisamment serré pour relever
naturellement être satisfaites, par exemple : une longueur
toute modification brusque du profil du chenal. Le lit doit
suffisante d'un chenal assez droit et régulier sans courant de
être soigneusement examiné pour déceler la présence de
retour anormal. Si d'autres caractéristiques souhaitables
rochers ou de gros galets entre les sections transversales, en
n'existent pas, les conditions peuvent être améliorées dans
particulier dans le voisinage de la section de mesurages.
une certaine mesure par un travail de rectification.
Là où les vitesses doivent être mesurées au moyen d'un
La perte d'eau par débordement du chenal principal peut
moulinet, on doit procéder à des mesurages de vitesse pour
être évitée par la construction de digues pour maintenir
explorer la section envisagée pour les mesurages et les
l'écoulement dans un lit déterminé. Toutefois, cela n'est
sections transversales situées immédiatement en amont et
petits chenaux.
possible que pour de
en aval. Lorsque cela est possible, la méthode de
...