ISO 4373:1995

NORME ISO
INTERNATIONALE
Deuxième édition
1995-10-15
Mesure de débit des liquides dans les
- Appareils de mesure du niveau
chenaux
d’eau
Measurement of liquid flow in open channels - Water-level measuring
devices
Numéro de référence
ISO 4373: 1995(F)
Sommaire
Page
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Domaine d’application
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Références normatives
Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Précision de la mesure du niveau
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Niveau de référence
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Environnement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indicateurs limnimétriques à lecture directe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indicateurs limnimétriques à lecture indirecte
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Appareils enregistreurs (limnigraphes)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 Erreurs
Annexe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A Puits de mesurage et entrées
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
63 ISO ISO 4373:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 4373 a été élaborée par le comité technique
ISOFC 113, Déterminations hydrométriques, sous-comité SC 5, Instru-
ments, équipement et gestion des données.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition
(ISO 4373:1979), dont elle constitue une révision technique.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale.
. . .
III
ISO 4373: 1995(F) 0 ISO
Introduction
La collecte des relevés du niveau d’eau en fonction du temps sert habi-
tuellement de base à l’obtention d’un relevé systématique du débit à une
station hydrométrique. Ces relevés de niveau d’eau, associés aux mesu-
rages de débit périodiques, peuvent ensuite être convertis en valeurs de
débit continues par une ou plusieurs méthodes (voir ISO II 00). La préci-
sion des relevés de débit dépend principalement de la précision de I’en-
registrement du niveau d’eau. II est essentiel d’avoir des appareils
effectuant les mesures et l’enregistrement avec efficacité et avec la pré-
cision suffisante pour l’utilisation ultérieure des valeurs de débit.
Les enregistrements du niveau d’eau, à côté du fait qu’ils sont utilisés
pour fournir des informations sur le débit, ont également une valeur in-
trinsèque dans le contrôle du niveau de toute masse d’eau. De plus, on
doit reconnaître que pour atteindre les performances prévues, et quel que
soit le degré de précision des résultats inhérent à une installation d’enre-
gistrement du niveau d’eau, la mise en œuvre de programmes périodiques
de maintenance est primordiale. Bien que la conception et l’exploitation
des indicateurs limnimétriques les désignent comme des appareils cou-
ramment utilisés, la présente Norme internationale n’est nullement desti-
née à interdire d’autres développements. Elle est plutôt destinée à
encourager l’arrivée d’instruments encore plus sophistiqués et possédant
des performances accrues.
iv
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 4373: 1995(F)
Mesure de débit des liquides dans les chenaux -
Appareils de mesure du niveau d’eau
1 Domaine d’application 3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
La présente Norme internationale prescrit les carac-
les définitions données dans I’ISO 772 et les défini-
téristiques de fonctionnement et les modes opératoi-
tions suivantes s’appliquent.
res des limnimètres, des dispositifs de codage et des
enregistreurs pour le mesurage des niveaux d’eau
3.1 codage: Méthode permettant de transformer un
dans les chenaux. Du fait de l’utilisation courante de
signal de données analogiques en un groupe de bits
puits pour le mesurage des niveaux d’eau, les infor-
adaptés à l’enregistrement de données numériques.
mations les concernant sont données dans
l’annexe A de la présente Norme internationale.
3.2 contrôle de parité: Insertion d’un bit supplé-
mentaire dans le signal de données, de manière à
rendre le nombre total de bits d’un code systéma-
tiquement pair ou impair.
2 Références normatives
4 Précision de la mesure du niveau
Les normes suivantes contiennent des dispositions
Dans certaines installations, une incertitude de
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
-1: 10 mm sur la mesure du niveau par rapport au ni-
tuent des dispositions valables pour la présente
veau de référence peut être satisfaisante. Dans d’au-
Norme internationale. Au moment de la publication,
tres, on peut exiger une incertitude de + 3 mm ou
-
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
même mieux. En aucun cas cependant, cette incerti-
norme est sujette à révision et les parties prenantes
tude ne doit être supérieure à la plus grande des deux
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
valeurs + 10 mm ou O,l%. Des exceptions peuvent
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
être faites dans les cas où les sédiments ou des
quer les éditions les plus récentes des normes
conditions de chenal instables rendent impossible
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
l’obtention d’un enregistrement complet et fiable avec
possèdent le registre des Normes internationales en
un équipement standard. Un équipement spécial doit
vigueur à un moment donné.
alors être utilisé pour réussir un enregistrement com-
plet avec toutefois une incertitude plus élevée (voir
ISO 772: -Il, Mesure de débit des liquides dans les
l’exemple donné en 8.2).
canaux découverts - Vocabulaire et symboles.
Cette clause s’applique dans tous les cas, sauf indi-
ISO 1100-I :1981, Mesure de débit des liquides dans
cation contraire.
les canaux déctiuverts - Partie 1: Établissement et
exploitation d’une station de jaugeage.
5 Niveau de référence
ISO 11 OO-2:1982, Mesure de débit des liquides dans
les canaux découverts
- Partie 2: Détermination de Le niveau d’un cours d’eau ou d’un lac est la hauteur
la relation hauteur-débit.
de la surface de l’eau au-dessus d’un plan de réfé-
1) À publier. (Révision de I’ISO 7721988)
0 ISO
ISO 4373: 1995(F)
rente prédéterminé. Ce plan de référence peut être Échelles limnimétriques verticales et
7.1
une référence connue, comme le niveau de la mer,
inclinées
ou un plan de référence arbitrairement choisi pour la
commodité d’avoir une longueur relativement faible
Ces échelles sont constituées d’une échelle graduée
de la valeur limnimétrique. L’ISO 1100-l présente des
directement ou fixée sur une surface appropriée.
caractéristiques relatives au niveau de référence, au
zéro de l’échelle et aux repères de nivellement. Caractéristiques fonctionnelles
7.1 .l
Les échelles limnimétriques verticales et inclinées
6 Environnement
doivent présenter les caractéristiques fonctionnelles
suivantes:
Les conditions suivantes s’appliquent généralement,
exception faite pour les conditions locales qui doivent
précision et graduation claire;
a)
être spécifiées par l’utilisateur.
durabilité et entretien facile;
b)
6.1 Fonctionnement
d installation et utilisation simples,
Les indicateurs et les enregistreurs de niveau doivent
fonctionner de façon satisfaisante sur toute une
7.1.2 Matériau de construction
gamme de températures, d’humidités relatives et de
pressions correspondant aux conditions locales. L’uti-
de construction des échelles
Le matériau
lisateur doit spécifier les conditions qui pourraient être
limnimétriques doit être résistant, notamment aux al-
appliquées.
ternances de sécheresse et d’humidité et également
du point de vue de l’usure ou de l’effacement des
6.2 Résistance in situ
graduations. II doit avoir un coefficient de dilatation
faible à la température et à l’humidité, proportionnel
Les appareils doivent résister à des températures al-
au degré de précision exigé.
lant de - 50 “C à + 60 “C et à des humidités relatives
de 100 % (sans condensation) en condition de non-
7.1.3 Graduation
fonctionnement.
7.1.3.1 Les graduations doivent être marquées de
6.3 Résistance durant le transport et le
façon claire et permanente directement sur une sur-
stockage
face lisse ou sur une planche limnimétrique. Les chif-
fres doivent être lisibles et placés de telle sorte qu’il
Les appareils doivent résister à des températures al-
n’y ait aucune ambiguïté possible. Un exemple type
lant de - 50 “C à + 60 “C et à des humidités relatives
est présenté à la figure 1.
de 100 % (sans condensation) en condition de non-
fonctionnement. Les appareils doivent pouvoir résis-
7.1.3.2 Les graduations d’une échelle inclinée peu-
ter aux vibrations et aux chocs se produisant
vent être portées directement sur une surface lisse
généralement au cours d’un transport.
ou sur une planche limnimétrique, comme décrit en
7.1.3.1, ou sur une plaque fabriquée spécialement
7 Indicateurs limnimétriques à lecture
pour une pente donnée. II est souhaitable que
l’échelle limnimétrique inclinée soit étalonnée in situ,
directe
par un nivelage précis par rapport au repère de nivel-
lement de la station.
Les appareils limnimétriques peuvent déterminer le
niveau d’eau directement ou indirectement. Les ap-
7.1.3.3 Les plaques limnimétriques doivent être fa-
pareils de mesure fixes ou mobiles, comme les
échelles limnimétriques verticales ou inclinées, les briquées en longueurs appropriées, généralement de
pointes et les sondes limnimétriques sont des indica- 1 m, la largeur de l’échelle couvrant au moins
50 mm.
teurs à lecture directe. La caractéristique principale
de ce groupe d’indicateurs est que la mesure peut se
faire directement en unités de longueur sans facteur 7.1.3.4 Les graduations de l’échelle doivent permet-
de conversion intermédiaire. Ces appareils servent tre des mesures en multiples du millimètre. La plus
souvent d’indicateurs de référence pour régler un en- petite graduation doit dépendre de la précision re-
registreur de niveau. quise, mais elle peut correspondre à 10 mm.

ISO 4373: 1995(F)
Plaque amovible pour les chiffres de la graduation
Figure 1 - Détails typiques d’une échelle graduée verticale
7.1.3.5 Les repères des subdivisions doivent avoir ce point. Si possible, elle ne devrait pas être placée là
une précision de + 0,5 mm. L’erreur cumulée ne doit où l’eau présente une turbulence, ni là où elle pourrait
pas excéder 0,l % ou 0,5 mm, en prenant la plus pe-
être entraînée par le courant. Les culées ou les piles
tite des deux valeurs. de pont ne sont pas, en général, des emplacements
convenables. Quel que soit l’endroit où est placée
l’échelle, il faut qu’elle soit immédiatement et com-
7.1.4 Installation et emploi
modément accessible de façon que l’observateur
puisse faire les mesures le plus près possible du ni-
7.1.4.1 Généralités
veau de ses yeux. La planche ou la plaque
limnimétrique doit être fixée solidement à son sup-
L’échelle limnimétrique doit, de préférence, être pla-
port, mais elle doit pouvoir être enlevée pour l’entre-
cée au bord du cours d’eau de manière à permettre
tien ou le réglage. Les bords de la planche
une mesure directe du niveau. En cas de difficultés
limnimétrique doivent être protégés.
en raison de turbulences excessives, de vent ou
d’accès impossible, la mesure peut être faite dans
7.1.4.2 Échelles limnimétriques verticales
une baie ou dans un puits de mesurage approprié(e)
où l’action des vagues est amortie et où le niveau
Le support le plus approprié d’une échelle
d’eau suit les fluctuations du niveau du cours d’eau.
Iimnimétrique verticale est la surface d’une paroi ver-
Cette condition est réalisée grâce à une conception
ticale, ou presque verticale, parallèle au sens de
et à un emplacement appropriés des entrées aux
l’écoulement. La planche limnimétrique, ou son sup-
puits de mesurage (voir annexe A).
port, doit être fixée à cette surface de manière à pré-
II convient de placer l’échelle aussi près que possible senter une face verticale apte à recevoir les
de la section de mesurage sans affecter le régime en graduations. La planche limnimétrique et son support
0 ISO
ISO 4373: 1995(F)
doivent être solidement fixés à la paroi. Les échelles duée en mètres, dans un sens croissant et du haut
limnimétriques peuvent être fixées à des pieux, soit vers le bas.
enfoncés dans le lit ou les rives de la rivière, soit
La mesure se fait en approchant la tige de l’appareil
noyés dans du béton afin de ne pas s’enfoncer, ni
de la surface de l’eau et en détectant le moment où
bouger, ni être arrachés. Dans tous les cas, l’ancrage
la pointe touche la surface libre, comme si on essayait
doit s’enfoncer dans le sol au-dessous de la zone af-
d’en ((percer la surface)). Le positionnement de la
fectée par le gel. Pour éviter l’effet de la vitesse
pointe exactement à la surface de l’eau peut être fa-
d’écoulement risquant d’empêcher des mesures de
cilité par des dispositifs électriques, visuels (diodes
précision, le pieu peut être façonné de telle sorte qu’il
électroluminescentes) et/ou ultrasoniques (avertisseur
présente au courant un profil hydrodynamique en
sonore).
amont et en aval; l’échelle peut également être placée
dans une baie où elle ne sera pas exposée à la force
L’avantage des pointes limnimétriques est leur grande
du courant. Lorsque l’amplitude des niveaux d’eau
précision de mesure; leur inconvénient est leur faible
dépasse l’amplitude de mesure d’une seule échelle
amplitude de mesure, généralement de l’ordre de
limnimétrique verticale, d’autres tronçons peuvent
1 m. Cet inconvénient peut, toutefois, être compensé
être ajoutés dans l’axe de la section perpendiculaire
par l’installation d’une série d’échelles limnimétriques
au sens de l’écoulement.
à différents niveaux.
7.1.4.3 Échelles limnimétriques inclinées
7.2.2 Caractéristiques fonctionnelles
Les échelles limnimétriques inclinées doivent être
7.2.2.1 L’installation d’une pointe limnimétrique
installées de manière à suivre le contour de la berge
droite ou recourbée doit permettre de mesurer le ni-
de la rivière. Ce contour doit permettre l’installation
veau d’eau à n’importe quelle hauteur entre le niveau
d’une échelle inclinée à une seule pente; il est sou-
minimal et le niveau maximal prévus, et même au-
vent nécessaire, toutefois, de construire l’échelle en
delà.
plusieurs tronçons, chacun de pente différente. Les
conditions générales d’installation de 7.1.4.1 demeu-
rent, pour le reste, applicables.
7.2.2.2 L’endroit où la pointe touche la surface libre
du liquide doit être bien éclairé. Dans le cas contraire,
on doit utiliser des indicateurs limnimétriques à lec-
ture électronique.
7.2 Pointes limnimétriques
7.2.2.3 La pointe droite ou recourbée doit être en
métal suffisamment résistant pour supporter les
7.2.1 Généralités
contraintes de transport et d’emploi in situ. L’extré-
mité de la pointe doit être conique et se terminer en
Les pointes limnimétriques sont des appareils consti-
formant un angle aigu d’environ 60” dont le sommet
tués d’une tige se terminant par une pointe et d’un
doit être arrondi à un rayon d’environ 0,25 mm (voir
moyen de détermination de la position verticale
figure 3).
exacte de la pointe de la tige par rapport à un repère
de référence. Les pointes limnimétriques sont de
deux sortes: 7.2.3 Matériau
a) les pointes limnimétriques droites dont la
La pointe limnimétrique droite ou recourbée et les
pointe s’approche de la surface de l’eau, par le
pièces auxiliaires doivent être fabriquées dans un
haut; et
matériau durable, résistant à la corrosion.
b) les pointes limnimétriques recourbées dont la
7.2.4 Graduation
pointe, immergée, s’approche de la surface de
l’eau, par le bas (voir figure 2).
La graduation d’une pointe limnimétrique droite ou
La position verticale peut être déterminée par une recourbée doit se faire en millimètres. Elle doit être
échelle graduée, un ruban et un vernier ou un dispo- claire et précise. Un vernier ou une tête micrométri-
sitif de détection électronique de déplacement linéaire
que peut être ajouté(e) pour atteindre une précision
associé à un afficheur digital similaire à ceux des mi-
de 0,i mm, mais une telle précision n’est exigée
cromètres numériques. L’échelle est mobile et gra-
normalement que pour les mesures en laboratoire.
ISO 4373: 1995(F)
-
/-- Bloc de réglage
f
+
.
P
.
.
J
\ Index de pointage
et Vernier
/----- Échelle graduée
- Piéce de support intermédiaire
I
+
\
+/T
T
t
- Colonne de support de l’échelle
Tige en laiton
‘~
I
- Plaque de fond
.
. Guide-support du bas
I
.
.
f #
/’
/
(
I
I
‘L
c -- -_
ou recourbée
Pointe droite /
Figure 2 -
Disposition des pointes liminimétriques droite et recourbée
ISO 4373: 1995(F)
60”
être b moins
Rayon de l’arrondi
de tout point
0,25 mm
l’arrondi
Rayon de
0,25 mm
Figure 3 - Détail de l’extrémité des pointes limnimétriques droite et recourbée
7.2.5 Installation et emploi 7.2.5.4 Si différentes plaques de nivellement ou dif-
férentes potences doivent être installées à différents
niveaux, il est préférable qu’elles soient toutes si-
tuées dans l’axe d’une même section transversale,
7.2.5.1 La pointe limnimétrique droite ou recourbée
perpendiculaire au sens de l’écoulement. En cas
peut être montée au-dessus de l’eau, par un montage
d’impossibilité, et s’il faut échelonner les pointes,
fixé au bord du cours d’eau si les conditions le per-
toutes doivent se situer à moins de 1 m de part et
mettent. Sinon, en cas de turbulences, à cause du
d’autre de l’axe de la section transversale.
vent ou de difficultés d’accès, elle peut être installée
dans une baie ou dans un puits de mesurage adéquat.
7.2.5.5 Les plaques de nivellement et les potences
doivent être montées sur des fondations solides
s’enfonçant au-dessous de la ligne de la profondeur
7.2.5.2 La pointe limnimétrique droite ou recourbée
doit être installée aussi près que possible de la sec- de gel.
tion de mesurage du niveau et doit être commodé-
ment accessible pour l’observateur.
7.2.5.6 La cote de la plaque de nivellement, qui
fournit la référence servant à déterminer le niveau de
la surface d’eau libre, doit être établie avec le plus
7.2.5.3 La pointe limnimétrique ne doit pas être ins- grand soin. Elle doit être vérifiée par rapport au repère
tallée dans un endroit où la surface de l’eau est per- du nivellement de la station au moins une fois par an.
turbée par des turbulences, par le vent ou par la La tolérance relative au report du repère de nivel-
marée. Le voisinage de culées ou de piles de pont
lement de la station sur chaque plaque de nivellement
n’est généralement pas un endroit approprié. ne doit pas dépasser -+ 1,O mm.
-
0 ISO
7.3.3 Graduation
7.3 Limnimètres à flotteur
Un limnimètre à flotteur doit être gradué en millimè-
7.3.1 Généralités tres. Les graduations doivent être claires et précises.
Le limnimètre à flotteur est principalement utilisé
7.4 Sondes limnimétriques
comme limnimètre de référence interne dans les
mesures de niveau d’eau. Un limnimètre à flotteur
type est composé, par exemple, d’un flotteur se dé-
7.4.1 Généralités
plaçant dans un puits de mesurage, d’un ruban d’acier
gradué, d’un contrepoids, d’une poulie et d’un index.
Une sonde limnimétrique type comporte un tambour
La périphérie de la poulie du flotteur comporte une
sur lequel vient s’enrouler une seule couche de câble,
rainure où vient se loger le ruban. Elle est montée sur
un poids en bronze attaché à une extrémité du câble,
un support. Le ruban est fixé au bord supérieur du
un disque gradué et un compteur, le tout enfermé
flotteur et coulisse librement sur la poulie, dans l’abri
dans un boîtier de protection (voir figure4). Le disque
du limnimètre se trouvant au-dessus du puits. II est
est gradué et relié en permanence au compteur et à
maintenu tendu au moyen d’un contrepoids placé sur
l’arbre du tambour. Le câble est guidé sur le tambour
son extrémité libre, ou par un ressort. De cette façon,
par une poulie à gorge. Le dévidoir doit être muni d’un
le flotteur suit les variations du niveau et positionne
système à cliquet et rocher maintenant le poids à la
le ruban par rapport à un index. Un limnimètre à flot-
hauteur désirée. La sonde doit être réglée de telle
teur peut aussi être associé directement à un enre-
sorte que, lorsque la partie inférieure du poids se
gistreur de niveau d’eau. Un tel usage est toutefois
trouve à la surface de l’eau, le niveau soit indiqué par
déconseillé, sauf si l’enregistreur peut disposer d’un
lecture combinée du compteur et du disque gradué.
autre limnimètre de référence totalement indépen-
dant.
7.4.2 Caractéristiques fonctionnelles
Une sonde limnimétrique doit permettre une mesure
7.3.2 Caractéristiques fonctionnelles
à n’importe quel niveau pouvant être prévu.
7.3.2.1 Un Iimnimètre à flotteur permet de mesurer
7.4.3 Matériau
le niveau à toutes les hauteurs comprises entre le ni-
veau minimal et le niveau maximal prévus, et même
La sonde doit être faite dans un matériau durable, ré-
au-delà.
sistant à la corrosion.
Les dimensions du flotteur et du contrepoids
7.3.2.2
7.4.4 Graduation
ainsi que la qualité des éléments mécaniques de lec-
ture à distance doivent être choisies de- manière à
Les sondes limnimétriques doivent être graduées en
garantir une précision et une fiabilité des mesures
millimètres.
suffisamment élevées. L’article 10 de la présente
Norme internationale traite des erreurs sur les appa-
reils à flotteur.
7.4.5 Installation et emploi
7.4.5.1 La sonde limnimétrique peut être utilisée
7.3.2.3 Le flotteur doit être fabriqué dans un maté-
comme limnimètre de référence externe là où les au-
riau durable, résistant à la corrosion et imputrescible.
tres limnimètres de même type sont difficiles à utili-
II doit être étanche et bien fonctionner verticalement.
ser. Elle est généralement installée chaque fois qu’un
Sa masse volumique ne doit pas varier notablement.
pont ou tout autre construction surplombe l’eau.
7.3.2.4 Le flotteur doit être vérifié à intervalles fré-
7.4.5.2 La sonde doit être installée dans un endroit
quents pour s’assurer qu’il flotte convenablement. On
où la surface de l’eau n’est pas perturbée par des
veillera également à ce que le ruban ne s’entortille pas
turbulences, le vent ou la marée.
et ne se salisse pas, et on vérifiera que le niveau in-
diqué corresponde bien au niveau du cours d’eau. II
est enfin conseillé d’éviter soigneusement de faire 7.4.5.3 La hauteur de la barre de vérification de la
racler le flotteur contre les bords du puits ou contre sonde limnimétrique doit être contrôlée fréquemment
d’autres objets. pour s’assurer qu’elle est juste.
Compteur
Tambour porte-câble
m--
m--
F
=f
I
-m-
w-- d
t
Disque gradué
Barre de réglage -
Figure 4 - Sonde limnimétrique

0 ISO ISO 4373:1995(F)
7.5 Limnimètres à maximum
8 Indicateurs limnimétriques à lecture
. indirecte
Les limnimètres à maximum sont utilisés pour mesu-
rer les valeurs extrêmes des niveaux relevés à des
Par indicateurs limnimétriques à lecture indirecte, on
endroits déterminés et sur une période de temps
entend les appareils qui convertissent un signal de
donnée, ou à partir du moment où le Iimnimètre est
pression, un signal électrique ou ultrasonique, ou tout
remis en service. Le Iimnimètre est généralement
autre signal en une grandeur proportionnelle au niveau
composé d’un tube vertical contenant un flotteur ou
d’eau. Parmi les indicateurs à lecture indirecte exis-
une substance flottante (telle que des déchets de
tants, les plus courants sont les indicateurs à pres-
liège). Le bas du tube est perforé pour permettre
sion, tels que les manomètres à mercure, les capteurs
l’entrée de l’eau par une configuration de trous ne
et les servobalances à fléau.
provoquant ni abaissement ni remontée de la surface
de l’eau. Le sommet du tube doit contenir une prise
NOTE 1 Le mercure présentant un danger pour I’envi-
ronnement, l’usage de manomètres à mercure n’est pas
d’air.
autorisé dans certains pays.
Quand l’eau pénètre dans le tube, la substance flot-
tante s’élève; elle adhère au tube quand le niveau
8.1 Manomètres
d’eau descend. Le niveau de crête est déterminé par
la mise à niveau précise du flotteur à partir du poste
Les manomètres sont fréquemment utilisés dans les
de nivellement de la station ou par la lecture d’une
endroits où il serait trop onéreux d’installer des puits
échelle verticale si le Iimnimètre à maximum est fixé.
de mesurage. Ils sont également utilisés dans les
cours d’eau à bancs de sable, car les tuyauteries
d’entrée peuvent être étendues pour suivre le cours
7.6 Limnimètres électriques à ruban
changeant d’un chenal et, en cas d’utilisation d’une
purge d’air, le débit du gaz permet d’empêcher le sa-
Le limnimètre électrique à ruban peut être utilisé pour
ble d’obstruer l’orifice.
détecter le niveau de l’eau dans un puits de mesurage
à partir d’une étagère ou d’une potence de l’abri de
8.1 .l Généralités
l’instrument. II peut être construit de manière similaire
à une sonde limnimétrique, ou disposer d’une bobine
La méthode de détermination du niveau d’eau
contenant un ruban d’acier pouvant être lu direc-
consiste à mesurer la hauteur d’une colonne d’eau par
tement. On enroule le ruban autour de la bobine pour
rapport à un plan de référence déterminé. Ceci peut
le stocker, puis on le descend dans le puits. Un poids
être obtenu indirectement en repérant la pression à
placé à l’extrémité du ruban établit un contact électri-
un point fixe au-dessous de la surface de l’eau, et en
que en refermant un circuit électrique lorsqu’il touche
appliquant ensuite le principe hydrostatique selon le-
l’eau. Un voltmètre, un témoin lumineux ou un aver-
quel la pression d’une colonne de liquide est propor-
tisseur sonore sont utilisés pour signaler à l’opérateur
tionnelle à sa profondeur. Tous les instruments à
que la surface de l’eau a été atteinte. Le poids étant
détecteur de pression doivent disposer d’un système
maintenu dans la position du premier contact avec
d’amortissement des petites oscillations du niveau
l’eau, la lecture du ruban se fait par l’index placé sur
d’eau. Une période d’amortissement de 10 s à 120 s
le cadre-support de la bobine. Le circuit électrique
est habituellement suffisante.
nécessite une batterie et un fil reliant le fond du puits
au cadre de la bobine (voir figure5).
8.1 .l .l Transmission de la pression
7.7 Autres indicateurs limnimétriques à
La méthode de transmission de la pression de la co-
lonne d’eau à l’élément sensible du capteur peut être
lecture directe
directe ou indirecte. Lorsque ce capteur est situé au-
II existe d’autres indicateurs limnimétriques à lecture dessous du point de la colonne d’eau où doit être
directe, par exemple ceux qui détectent le niveau par mesurée la pression, cette pression peut être trans-
une ou plusieurs pointes ou par un petit flotteur pou-
mise directement au capteur. Si celui-ci, par contre,
vant être fixé à un bras pivotant, ou ceux dans les-
est situé au-dessus de la colonne d’eau, la méthode
quels l’élément sensible est positionné au moyen directe ne donne généralement pas de résultats sa-
d’un servomécanisme. Ces appareils de mesure du tisfaisants à cause des gaz entraînés dans l’eau pou-
niveau d’eau dans les chenaux ne sont néanmoins pas vant créer des bouchons d’air dans la tuyauterie. Si le
suffisamment employés pour figurer dans la présente liquide est très corrosif, il n’est pas souhaitable de le
Norme internationale. mettre en contact direct avec le capteur.
Limnimhtre
électrique
0 l
Cosse à souder
Batterie
Ruban
Poids
Fil de masse
Surface de l’eau
--
Petite plaque (masse) dans le puits sous la surface de l’eau
a) Vue générale
-
/
/
I-IN 1
L.,-^,,.‘--.~------------.-
(IV -
r -- ,-- c------ - --- -
\
TU I u
Borne négative
Cosse à souder
Borne positive
b) Vue en détail
Figure 5 - Limnimètre électrique à ruban
ISO 4373: 1995(F) 0 ISO
8.1.1.2 Technique du bulle à bulle (bulleur) un embranchement très près de l’orifice, l’un ser-
vant de canalisation d’alimentation en gaz et I’au-
tre de canalisation de détection de la pression. Ce
Une méthode de transmission indirecte de la pression
montage permet de réduire le mouvement du gaz
largement utilisée emprunte la technique du bulle à
dans la canalisation de détection à un minimum
bulle. Elle s’emploie quel que soit le niveau du mano-
et réduit ainsi le frottement.
mètre par rapport à la colonne d’eau et, l’eau n’étant
pas en contact direct avec le capteur de pression, elle
d) Les tubes doivent être installés en pente négative
peut être utilisée dans les liquides très corrosifs (voir
constante jusqu’à l’orifice.
figures 6 et 7).
8.1.1.3 Système de boule de pression
Dans la technique du bulle à bulle, une petite quantité
de gaz non corrosif (par exemple de l’azote ou de l’air
En l’absence d’alimentation en gaz, un système de
comprimé) est envoyée dans un tube dont l’extrémité
boule de pression est parfois utilisé pour transmettre
libre plonge dans l’eau, à un niveau donné situé au-
la pression au capteur. Ce dispositif, souvent désigné
dessous de la colonne d’eau à mesurer. Le capteur
sous le nom d’hydromètre à cloche, est généralement
situé à l’autre extrémité du tube détecte la pression
constitué d’une pièce moulée ayant la forme d’un
de gaz nécessaire pour déplacer le liquide dans le
petit cylindre creux dont l’une des extrémités est ou-
tube. Cette pression est directement proportionnelle
verte. Cette extrémité est scellée par une membrane
à la hauteur de liquide au-dessus de l’orifice.
lâche et très souple et le cylindre est raccordé par des
tubes au capteur de pression. L’ensemble constitue
La mise en œuvre de la technique du bulle à bulle re-
un circuit de gaz fermé, fixé à un niveau au-dessous
quiert une installation spéciale et implique des condi-
de la colonne d’eau à mesurer. La membrane lâche
tions de fonctionnement particulières dont les
permet à la pression d’eau de comprimer le gaz dans
principales sont les suivantes.
le cylindre jusqu’à ce que la pression à l’intérieur du
circuit soit proportionnelle à la hauteur de la colonne
a) Alimentation convenable en gaz ou en air com-
d’eau au-dessus.
primé. II est nécessaire d’assurer un débit
constant de gaz dans le tube pour empêcher le
L’un des principaux inconvénients de ce dispositif est
reflux du liquide lorsque le niveau monte. Le débit
que, en définitive, une grande quantité de gaz
de gaz envoyé fait augmenter la pression dans le
s’échappe du circuit à mesure, ce qui provoque un
circuit à la même vitesse que la charge manomé-
étirement de la membrane. Lorsque cela se produit,
trique. Si le gaz est envoyé avec un débit moindre,
la pression à l’intérieur du circuit n’est plus égale à la
le liquide pénètre dans le tube, et inversement,
charge. Cet inconvénient peut être surmonté en re-
si le débit de gaz est trop fort, il se produit un
nouvelant périodiquement le gaz à l’intérieur du circuit
échappement de gaz inutilement élevé par I’ou-
ou en remplaçant I’hydromètre à cloche et les tubes.
verture du tube. Le gaz provient généralement
Avec ce dispositif, il est difficile de maintenir la préci-
d’une bouteille ou d’un compresseur. Dans les
sion stipulée à l’article 4.
deux cas, la source d’alimentation doit avoir une
pression d’alimentation supérieure à la gamme
8.1.2 Manomètre à mercure et servobalance à
des pressions à mesurer.
fléau
b) Présence d’un détendeur permettant de réduire
Le manomètre à mercure ainsi que la servobalance à
de façon sûre la pression en excédent de la
fléau sont des capteurs de pression qui convertissent
gamme maximale. Un robinet de réglage du débit
la pression détectée en une position de l’arbre de ro-
et un type quelconque d’indicateur visuel de débit
sont nécessaires, de manière à régler convena- tation proportionnelle à la hauteur de la colonne d’eau.
blement le débit de gaz entrant dans le circuit. II La position de l’arbre est utilisée pour actionner un
convient de régler la pression de manière à em- enregistreur et un indicateur du niveau d’eau. Comme
son nom le laisse supposer, le manomètre à mercure
pêcher la pénétration de l’eau dans le tube, même
est essentiellement un manomètre basé sur un circuit
en cas de fluctuation extrêmement rapide des ni-
de mercure qui détecte et suit le différentiel du liquide
veaux.
à l’intérieur du manomètre. La servobalance à fléau
c) Réduction maximale des erreurs de mesure dues
est une balance à fléau avec un soufflet à pression
au frottement du gaz dans le tube. Les tubes très
d’un côté du fléau, et un poids de l’autre côté. Le
longs ou de très petit diamètre aggravent le pro-
servosystème positionne le poids afin que le fléau soit
blème du frottement. Ce problème est fréquem-
en équilibre et détecte cette position (voir figures 6
ment résolu par le raccordement de deux tubes à
et 7).
Tube de purge
Gaz
Tube de mesurage
L-J
Réglage du gaz
Indicateur de débit
Servo-amplificateur
Poulie
----------1
I 1 ? j
I
I
L - - - - - - - - - -’
I
Codeur
ioi %eur
Bande perforée *
Affichage
Imprimante
numérique
Potentiomètre
etc.
A
Enregistrement ~ / \
I
(mécanique)
I
r
Manomètre flexible à niveau
de r&ervoir variable
Manombtre rigide
à niveau
de mercure variable
- o-
cc:
&
Enregistreur utilisant la technique du bulle à bulle (bulleur) (du type servomanomètre)
Figure 6 -
ISO 4373: 1995(F)
Tube de purge
Tube de mesurage
Réglage du gaz
Indicateur de debit
Soufflet b ressort
Codeur
I c
Bande Detforke !
Imprkante ’
1 H
Potentiom&re
etc.
Enregistrement
(mécanique)
Figure 7 - Enregistreur utilisant la technique du bulle à bulle (bulleur) (du type servobalance à fléau)
8.1.2.1 Compensation de la masse volumique de 8.1.2.3 Gamme
l’eau
La gamme de l’instrument doit être suffisante pour
s’adapter à toutes les valeurs de niveaux d’eau envi-
sagées.
Comme la masse volumique de l’eau que le capteur
doit mesurer varie selon la température, la teneur en
produits et en limons, il faut prévoir des moyens au-
8.1.2.4 Réponse
tomatiques ou manuels pour compenser ces va-
riations. Les variations de masse volumique peuvent
La réponse de l’instrument doit être suffisamment
induire des erreurs dans tous les dispositifs à détec- rapide pour suivre toute variation escomptée du ni-
teur de pression; ces erreurs sont traitées dans I’arti- veau de l’eau.
cle 10.
8.1.3 Capteurs de pression divers
De nombreux capteurs de pression fonctionnant selon
8.1.2.2 Variations de la masse du gaz
divers principes existent sur le marché. La plupart
d’entre eux sont des capteurs de pression différen-
tielle délivrant un signal de sortie proportionnel à la
pression captée. Ils sont, à l’occasion, utilisés pour
Si l’une des techniques de gaz est utilisée pour
mesurer le niveau d’eau, le choix approprié dépendant
transmettre la pression, des moyens de compenser
de l’application envisagée. Leur emploi est géné-
les variations de masse du gaz doivent être prévus,
ralement réservé à des amplitudes limitées, car il est
car les gaz varient en masse en fonction des va-
difficile de respecter les exigences de précision de
riations de température et de pression.
0 ISO
ISO 4373: 1995(F)
l’article 4 sur des gammes étendues. Ils sont égale- 8.2.2 Appareils ultrasoniques
ment sujets à des écarts d’étalonnage du fait du
vieillissement des composants, ce qui rend les exi-
L’appareil est composé d’un émetteurlrécepteur
gences de précision difficiles à maintenir dans le
ultrasonique (capteur) et d’un instrument de mesure
temps. Si l’on choisit soigneusement le type de cap-
(unité électronique), tous les deux reliés par un câble.
teur, par exemple une poutre à cristal de quartz, ou L’instrument de mesure peut être installé dans un abri
un capteur de type capacitif, la précision peut être éloigné jusqu’à 300 m du capteur. Ce dernier, fixé sur
garantie sur toute une année. La déformation type un point suffisamment élevé par rapport à la surface
rencontrée sur ces capteurs dépasse généralement de l’eau ou installé sous l’eau, émet des signaux
0,l % de la valeur totale de l’échelle de précision à ultrasoniques et relève les échos réfléchis par la sur-
température constante. II est recommandé d’étalon- face. Le temps écoulé entre l’émission des signaux
ner tous ces types de capteurs en fonction des va- et la réception de l’écho est utilisé par l’instrument
riations de température; il est conseillé en outre de
de mesure qui calcule ainsi le niveau d’eau.
relever la température avec un détecteur de tempé-
rature chaque fois que la pression doit être mesurée,
ce qui permet de corriger la valeur de la mesure du
8.2.2.1
Influence de la température
capteur.
Les calculs de la distance entre le capteur et la sur-
face de l’eau dépendent directement de la vitesse du
8.2 Appareils de mesure de distance par
son dans l’air ou dans l’eau. Pour les capteurs placés
ultrasons
au-dessus de l’eau, il est possible de compenser la
variation de la vitesse du son à la base du capteur (en
II existe également des indicateurs limnimétriques
fonction de la température observée à cet endroit)
utilisant le son pour détecter la position de la surface
mais, dans la plupart des cas, cette compensation
de l’eau, par le contrôle des signaux ultrasoniques ré-
n’est pas satisfaisante.
fléchis par la surface.
En ce qui concerne la variation du son dans l’air ré-
On utilise des appareils ultrasoniques sans contact à
sultant des variations de température de l’air, la com-
des endroits où il est difficile ou pratiquement impos-
pensation est en partie obtenue par l’écho renvoyé
sible d’installer ou d’entretenir des tuyauteries
sur une distance de référence fixée. Une petite barre
d’amenée ou des entrées de canalisations de purge
de référence située sur le trajet du faisceau sonore à
de gaz. Les sites soumis le plus souvent à des écou-
une distance donnée du capteur réfléchit un certain
lements de boue ou de glace qui endommagent les
nombre d’impulsions. L’instrument de mesure établit
entrées et les orifices conviennent parfaitement aux
une comparaison entre la mesure de la distance fixe
appareils ultrasoniques sans contact. Cette technolo-
et celle qui le sépare de la surface de l’eau, puis
gie permet également des mesures se situant dans
compense de cette façon les variations de la vitesse
une gamme de niveaux d’eau jusqu’à 10 m avec une
du son dans l’air. Cette même compensation dans
précision de + 30 mm.
-
l’eau peut être en partie réalisée en utilisant une ou
plusieurs barres de référence que l’on installe dans les
Ces appareils possèdent des capteurs ultrasoniques
conduits guidant les ondes sonores, ou par mesure
pouvant être fixés sur des structures existantes, tels
directe de la masse volumique. Les erreurs sur la
que des ponts, généralement avec le minimum de
travail et de coût, ce qui fait de ces indicateurs des masse volumique sont traitées à l’article 10.
capteurs de niveau économiques et auxiliaires sur des
sites où la télé-surveillance du niveau nécessite des
données en temps réel.
8.2.2.2 Gel
En hiver, l’air humide à basse température peut
8.2.1 Généralités
générer des problèmes de givre sur les dispositifs
En principe, les appareils ultrasoniques mesurent la ultrasoniques sans contact. Le givre, en se formant
distance verticale entre un point fixe et la surface de sur les barres de référence, peut entraîner des erreurs
l’eau. Les appareils ultrasoniques sans contact sont de mesure ou, en se déposant à la surface des cap-
montés au-dessus de la surface de l’eau et ne né- teurs, peut provoquer la réduction ou même I’élimi-
nation des signaux ultrasoniques. Cet inconvénient
cessitent aucun puits de mesurage ou de tuyaux
peut être évité en chauffant légèrement la barre de
conduisant des ondes sonores. Les appareils
ultrasoniques à contact sont montés soit au-dessus, référence et le capteur, s’il est possible de disposer
soit en dessous de la surface de l’eau et exigent des d’une alimentation électrique distincte de celle des
tuyaux servant à guider les ondes sonores. batteries.
ISO 4373: 1995(F) 0 ISO
8.2.2.3 Vagues également enregistrer les temps auxquels un para-
mètre prend une valeur présélectionnée.
Afin d’assurer un bon niveau moyen de la surface de
II convient également que les enregistreurs électroni-
l’eau en cas de vagues, il est recommandé de pro-
ques de données disposent d’un affichage numérique
grammer l’instrument de mesure de telle sorte qu’il
afin de permettre à l’opérateur de visionner les va-
puisse calculer une moyenne de plusieurs mesures
leurs en cours et les valeurs enregistrées.
intermittentes.
8.2.2.4 Protection contre la foudre 9.2 Principes d’enregistrement
Le câble reliant l’instrument de mesure au capteur Pour faciliter l’enregistrement, le mouvement linéaire
ultrasonique pouvant mesurer plusieurs centaines de de la surface de l’eau est transformé en mouvement
mètres, il est recommandé de le protéger contre la angulaire d’un arbre. La position angulaire de l’arbre
foudre. d’entrée est fréquemment utilisée dans I’enregis-
trement des niveaux d’eau. Le mouvement angulaire
d’un arbre d’entrée entraîne le stylet d’un
...

NORME ISO
INTERNATIONALE
Deuxième édition
1995-10-15
Mesure de débit des liquides dans les
- Appareils de mesure du niveau
chenaux
d’eau
Measurement of liquid flow in open channels - Water-level measuring
devices
Numéro de référence
ISO 4373: 1995(F)
Sommaire
Page
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Domaine d’application
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Références normatives
Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Précision de la mesure du niveau
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Niveau de référence
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Environnement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indicateurs limnimétriques à lecture directe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Indicateurs limnimétriques à lecture indirecte
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Appareils enregistreurs (limnigraphes)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 Erreurs
Annexe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A Puits de mesurage et entrées
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
63 ISO ISO 4373:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 4373 a été élaborée par le comité technique
ISOFC 113, Déterminations hydrométriques, sous-comité SC 5, Instru-
ments, équipement et gestion des données.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition
(ISO 4373:1979), dont elle constitue une révision technique.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale.
. . .
III
ISO 4373: 1995(F) 0 ISO
Introduction
La collecte des relevés du niveau d’eau en fonction du temps sert habi-
tuellement de base à l’obtention d’un relevé systématique du débit à une
station hydrométrique. Ces relevés de niveau d’eau, associés aux mesu-
rages de débit périodiques, peuvent ensuite être convertis en valeurs de
débit continues par une ou plusieurs méthodes (voir ISO II 00). La préci-
sion des relevés de débit dépend principalement de la précision de I’en-
registrement du niveau d’eau. II est essentiel d’avoir des appareils
effectuant les mesures et l’enregistrement avec efficacité et avec la pré-
cision suffisante pour l’utilisation ultérieure des valeurs de débit.
Les enregistrements du niveau d’eau, à côté du fait qu’ils sont utilisés
pour fournir des informations sur le débit, ont également une valeur in-
trinsèque dans le contrôle du niveau de toute masse d’eau. De plus, on
doit reconnaître que pour atteindre les performances prévues, et quel que
soit le degré de précision des résultats inhérent à une installation d’enre-
gistrement du niveau d’eau, la mise en œuvre de programmes périodiques
de maintenance est primordiale. Bien que la conception et l’exploitation
des indicateurs limnimétriques les désignent comme des appareils cou-
ramment utilisés, la présente Norme internationale n’est nullement desti-
née à interdire d’autres développements. Elle est plutôt destinée à
encourager l’arrivée d’instruments encore plus sophistiqués et possédant
des performances accrues.
iv
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 4373: 1995(F)
Mesure de débit des liquides dans les chenaux -
Appareils de mesure du niveau d’eau
1 Domaine d’application 3 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
La présente Norme internationale prescrit les carac-
les définitions données dans I’ISO 772 et les défini-
téristiques de fonctionnement et les modes opératoi-
tions suivantes s’appliquent.
res des limnimètres, des dispositifs de codage et des
enregistreurs pour le mesurage des niveaux d’eau
3.1 codage: Méthode permettant de transformer un
dans les chenaux. Du fait de l’utilisation courante de
signal de données analogiques en un groupe de bits
puits pour le mesurage des niveaux d’eau, les infor-
adaptés à l’enregistrement de données numériques.
mations les concernant sont données dans
l’annexe A de la présente Norme internationale.
3.2 contrôle de parité: Insertion d’un bit supplé-
mentaire dans le signal de données, de manière à
rendre le nombre total de bits d’un code systéma-
tiquement pair ou impair.
2 Références normatives
4 Précision de la mesure du niveau
Les normes suivantes contiennent des dispositions
Dans certaines installations, une incertitude de
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
-1: 10 mm sur la mesure du niveau par rapport au ni-
tuent des dispositions valables pour la présente
veau de référence peut être satisfaisante. Dans d’au-
Norme internationale. Au moment de la publication,
tres, on peut exiger une incertitude de + 3 mm ou
-
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
même mieux. En aucun cas cependant, cette incerti-
norme est sujette à révision et les parties prenantes
tude ne doit être supérieure à la plus grande des deux
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
valeurs + 10 mm ou O,l%. Des exceptions peuvent
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
être faites dans les cas où les sédiments ou des
quer les éditions les plus récentes des normes
conditions de chenal instables rendent impossible
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
l’obtention d’un enregistrement complet et fiable avec
possèdent le registre des Normes internationales en
un équipement standard. Un équipement spécial doit
vigueur à un moment donné.
alors être utilisé pour réussir un enregistrement com-
plet avec toutefois une incertitude plus élevée (voir
ISO 772: -Il, Mesure de débit des liquides dans les
l’exemple donné en 8.2).
canaux découverts - Vocabulaire et symboles.
Cette clause s’applique dans tous les cas, sauf indi-
ISO 1100-I :1981, Mesure de débit des liquides dans
cation contraire.
les canaux déctiuverts - Partie 1: Établissement et
exploitation d’une station de jaugeage.
5 Niveau de référence
ISO 11 OO-2:1982, Mesure de débit des liquides dans
les canaux découverts
- Partie 2: Détermination de Le niveau d’un cours d’eau ou d’un lac est la hauteur
la relation hauteur-débit.
de la surface de l’eau au-dessus d’un plan de réfé-
1) À publier. (Révision de I’ISO 7721988)
0 ISO
ISO 4373: 1995(F)
rente prédéterminé. Ce plan de référence peut être Échelles limnimétriques verticales et
7.1
une référence connue, comme le niveau de la mer,
inclinées
ou un plan de référence arbitrairement choisi pour la
commodité d’avoir une longueur relativement faible
Ces échelles sont constituées d’une échelle graduée
de la valeur limnimétrique. L’ISO 1100-l présente des
directement ou fixée sur une surface appropriée.
caractéristiques relatives au niveau de référence, au
zéro de l’échelle et aux repères de nivellement. Caractéristiques fonctionnelles
7.1 .l
Les échelles limnimétriques verticales et inclinées
6 Environnement
doivent présenter les caractéristiques fonctionnelles
suivantes:
Les conditions suivantes s’appliquent généralement,
exception faite pour les conditions locales qui doivent
précision et graduation claire;
a)
être spécifiées par l’utilisateur.
durabilité et entretien facile;
b)
6.1 Fonctionnement
d installation et utilisation simples,
Les indicateurs et les enregistreurs de niveau doivent
fonctionner de façon satisfaisante sur toute une
7.1.2 Matériau de construction
gamme de températures, d’humidités relatives et de
pressions correspondant aux conditions locales. L’uti-
de construction des échelles
Le matériau
lisateur doit spécifier les conditions qui pourraient être
limnimétriques doit être résistant, notamment aux al-
appliquées.
ternances de sécheresse et d’humidité et également
du point de vue de l’usure ou de l’effacement des
6.2 Résistance in situ
graduations. II doit avoir un coefficient de dilatation
faible à la température et à l’humidité, proportionnel
Les appareils doivent résister à des températures al-
au degré de précision exigé.
lant de - 50 “C à + 60 “C et à des humidités relatives
de 100 % (sans condensation) en condition de non-
7.1.3 Graduation
fonctionnement.
7.1.3.1 Les graduations doivent être marquées de
6.3 Résistance durant le transport et le
façon claire et permanente directement sur une sur-
stockage
face lisse ou sur une planche limnimétrique. Les chif-
fres doivent être lisibles et placés de telle sorte qu’il
Les appareils doivent résister à des températures al-
n’y ait aucune ambiguïté possible. Un exemple type
lant de - 50 “C à + 60 “C et à des humidités relatives
est présenté à la figure 1.
de 100 % (sans condensation) en condition de non-
fonctionnement. Les appareils doivent pouvoir résis-
7.1.3.2 Les graduations d’une échelle inclinée peu-
ter aux vibrations et aux chocs se produisant
vent être portées directement sur une surface lisse
généralement au cours d’un transport.
ou sur une planche limnimétrique, comme décrit en
7.1.3.1, ou sur une plaque fabriquée spécialement
7 Indicateurs limnimétriques à lecture
pour une pente donnée. II est souhaitable que
l’échelle limnimétrique inclinée soit étalonnée in situ,
directe
par un nivelage précis par rapport au repère de nivel-
lement de la station.
Les appareils limnimétriques peuvent déterminer le
niveau d’eau directement ou indirectement. Les ap-
7.1.3.3 Les plaques limnimétriques doivent être fa-
pareils de mesure fixes ou mobiles, comme les
échelles limnimétriques verticales ou inclinées, les briquées en longueurs appropriées, généralement de
pointes et les sondes limnimétriques sont des indica- 1 m, la largeur de l’échelle couvrant au moins
50 mm.
teurs à lecture directe. La caractéristique principale
de ce groupe d’indicateurs est que la mesure peut se
faire directement en unités de longueur sans facteur 7.1.3.4 Les graduations de l’échelle doivent permet-
de conversion intermédiaire. Ces appareils servent tre des mesures en multiples du millimètre. La plus
souvent d’indicateurs de référence pour régler un en- petite graduation doit dépendre de la précision re-
registreur de niveau. quise, mais elle peut correspondre à 10 mm.

ISO 4373: 1995(F)
Plaque amovible pour les chiffres de la graduation
Figure 1 - Détails typiques d’une échelle graduée verticale
7.1.3.5 Les repères des subdivisions doivent avoir ce point. Si possible, elle ne devrait pas être placée là
une précision de + 0,5 mm. L’erreur cumulée ne doit où l’eau présente une turbulence, ni là où elle pourrait
pas excéder 0,l % ou 0,5 mm, en prenant la plus pe-
être entraînée par le courant. Les culées ou les piles
tite des deux valeurs. de pont ne sont pas, en général, des emplacements
convenables. Quel que soit l’endroit où est placée
l’échelle, il faut qu’elle soit immédiatement et com-
7.1.4 Installation et emploi
modément accessible de façon que l’observateur
puisse faire les mesures le plus près possible du ni-
7.1.4.1 Généralités
veau de ses yeux. La planche ou la plaque
limnimétrique doit être fixée solidement à son sup-
L’échelle limnimétrique doit, de préférence, être pla-
port, mais elle doit pouvoir être enlevée pour l’entre-
cée au bord du cours d’eau de manière à permettre
tien ou le réglage. Les bords de la planche
une mesure directe du niveau. En cas de difficultés
limnimétrique doivent être protégés.
en raison de turbulences excessives, de vent ou
d’accès impossible, la mesure peut être faite dans
7.1.4.2 Échelles limnimétriques verticales
une baie ou dans un puits de mesurage approprié(e)
où l’action des vagues est amortie et où le niveau
Le support le plus approprié d’une échelle
d’eau suit les fluctuations du niveau du cours d’eau.
Iimnimétrique verticale est la surface d’une paroi ver-
Cette condition est réalisée grâce à une conception
ticale, ou presque verticale, parallèle au sens de
et à un emplacement appropriés des entrées aux
l’écoulement. La planche limnimétrique, ou son sup-
puits de mesurage (voir annexe A).
port, doit être fixée à cette surface de manière à pré-
II convient de placer l’échelle aussi près que possible senter une face verticale apte à recevoir les
de la section de mesurage sans affecter le régime en graduations. La planche limnimétrique et son support
0 ISO
ISO 4373: 1995(F)
doivent être solidement fixés à la paroi. Les échelles duée en mètres, dans un sens croissant et du haut
limnimétriques peuvent être fixées à des pieux, soit vers le bas.
enfoncés dans le lit ou les rives de la rivière, soit
La mesure se fait en approchant la tige de l’appareil
noyés dans du béton afin de ne pas s’enfoncer, ni
de la surface de l’eau et en détectant le moment où
bouger, ni être arrachés. Dans tous les cas, l’ancrage
la pointe touche la surface libre, comme si on essayait
doit s’enfoncer dans le sol au-dessous de la zone af-
d’en ((percer la surface)). Le positionnement de la
fectée par le gel. Pour éviter l’effet de la vitesse
pointe exactement à la surface de l’eau peut être fa-
d’écoulement risquant d’empêcher des mesures de
cilité par des dispositifs électriques, visuels (diodes
précision, le pieu peut être façonné de telle sorte qu’il
électroluminescentes) et/ou ultrasoniques (avertisseur
présente au courant un profil hydrodynamique en
sonore).
amont et en aval; l’échelle peut également être placée
dans une baie où elle ne sera pas exposée à la force
L’avantage des pointes limnimétriques est leur grande
du courant. Lorsque l’amplitude des niveaux d’eau
précision de mesure; leur inconvénient est leur faible
dépasse l’amplitude de mesure d’une seule échelle
amplitude de mesure, généralement de l’ordre de
limnimétrique verticale, d’autres tronçons peuvent
1 m. Cet inconvénient peut, toutefois, être compensé
être ajoutés dans l’axe de la section perpendiculaire
par l’installation d’une série d’échelles limnimétriques
au sens de l’écoulement.
à différents niveaux.
7.1.4.3 Échelles limnimétriques inclinées
7.2.2 Caractéristiques fonctionnelles
Les échelles limnimétriques inclinées doivent être
7.2.2.1 L’installation d’une pointe limnimétrique
installées de manière à suivre le contour de la berge
droite ou recourbée doit permettre de mesurer le ni-
de la rivière. Ce contour doit permettre l’installation
veau d’eau à n’importe quelle hauteur entre le niveau
d’une échelle inclinée à une seule pente; il est sou-
minimal et le niveau maximal prévus, et même au-
vent nécessaire, toutefois, de construire l’échelle en
delà.
plusieurs tronçons, chacun de pente différente. Les
conditions générales d’installation de 7.1.4.1 demeu-
rent, pour le reste, applicables.
7.2.2.2 L’endroit où la pointe touche la surface libre
du liquide doit être bien éclairé. Dans le cas contraire,
on doit utiliser des indicateurs limnimétriques à lec-
ture électronique.
7.2 Pointes limnimétriques
7.2.2.3 La pointe droite ou recourbée doit être en
métal suffisamment résistant pour supporter les
7.2.1 Généralités
contraintes de transport et d’emploi in situ. L’extré-
mité de la pointe doit être conique et se terminer en
Les pointes limnimétriques sont des appareils consti-
formant un angle aigu d’environ 60” dont le sommet
tués d’une tige se terminant par une pointe et d’un
doit être arrondi à un rayon d’environ 0,25 mm (voir
moyen de détermination de la position verticale
figure 3).
exacte de la pointe de la tige par rapport à un repère
de référence. Les pointes limnimétriques sont de
deux sortes: 7.2.3 Matériau
a) les pointes limnimétriques droites dont la
La pointe limnimétrique droite ou recourbée et les
pointe s’approche de la surface de l’eau, par le
pièces auxiliaires doivent être fabriquées dans un
haut; et
matériau durable, résistant à la corrosion.
b) les pointes limnimétriques recourbées dont la
7.2.4 Graduation
pointe, immergée, s’approche de la surface de
l’eau, par le bas (voir figure 2).
La graduation d’une pointe limnimétrique droite ou
La position verticale peut être déterminée par une recourbée doit se faire en millimètres. Elle doit être
échelle graduée, un ruban et un vernier ou un dispo- claire et précise. Un vernier ou une tête micrométri-
sitif de détection électronique de déplacement linéaire
que peut être ajouté(e) pour atteindre une précision
associé à un afficheur digital similaire à ceux des mi-
de 0,i mm, mais une telle précision n’est exigée
cromètres numériques. L’échelle est mobile et gra-
normalement que pour les mesures en laboratoire.
ISO 4373: 1995(F)
-
/-- Bloc de réglage
f
+
.
P
.
.
J
\ Index de pointage
et Vernier
/----- Échelle graduée
- Piéce de support intermédiaire
I
+
\
+/T
T
t
- Colonne de support de l’échelle
Tige en laiton
‘~
I
- Plaque de fond
.
. Guide-support du bas
I
.
.
f #
/’
/
(
I
I
‘L
c -- -_
ou recourbée
Pointe droite /
Figure 2 -
Disposition des pointes liminimétriques droite et recourbée
ISO 4373: 1995(F)
60”
être b moins
Rayon de l’arrondi
de tout point
0,25 mm
l’arrondi
Rayon de
0,25 mm
Figure 3 - Détail de l’extrémité des pointes limnimétriques droite et recourbée
7.2.5 Installation et emploi 7.2.5.4 Si différentes plaques de nivellement ou dif-
férentes potences doivent être installées à différents
niveaux, il est préférable qu’elles soient toutes si-
tuées dans l’axe d’une même section transversale,
7.2.5.1 La pointe limnimétrique droite ou recourbée
perpendiculaire au sens de l’écoulement. En cas
peut être montée au-dessus de l’eau, par un montage
d’impossibilité, et s’il faut échelonner les pointes,
fixé au bord du cours d’eau si les conditions le per-
toutes doivent se situer à moins de 1 m de part et
mettent. Sinon, en cas de turbulences, à cause du
d’autre de l’axe de la section transversale.
vent ou de difficultés d’accès, elle peut être installée
dans une baie ou dans un puits de mesurage adéquat.
7.2.5.5 Les plaques de nivellement et les potences
doivent être montées sur des fondations solides
s’enfonçant au-dessous de la ligne de la profondeur
7.2.5.2 La pointe limnimétrique droite ou recourbée
doit être installée aussi près que possible de la sec- de gel.
tion de mesurage du niveau et doit être commodé-
ment accessible pour l’observateur.
7.2.5.6 La cote de la plaque de nivellement, qui
fournit la référence servant à déterminer le niveau de
la surface d’eau libre, doit être établie avec le plus
7.2.5.3 La pointe limnimétrique ne doit pas être ins- grand soin. Elle doit être vérifiée par rapport au repère
tallée dans un endroit où la surface de l’eau est per- du nivellement de la station au moins une fois par an.
turbée par des turbulences, par le vent ou par la La tolérance relative au report du repère de nivel-
marée. Le voisinage de culées ou de piles de pont
lement de la station sur chaque plaque de nivellement
n’est généralement pas un endroit approprié. ne doit pas dépasser -+ 1,O mm.
-
0 ISO
7.3.3 Graduation
7.3 Limnimètres à flotteur
Un limnimètre à flotteur doit être gradué en millimè-
7.3.1 Généralités tres. Les graduations doivent être claires et précises.
Le limnimètre à flotteur est principalement utilisé
7.4 Sondes limnimétriques
comme limnimètre de référence interne dans les
mesures de niveau d’eau. Un limnimètre à flotteur
type est composé, par exemple, d’un flotteur se dé-
7.4.1 Généralités
plaçant dans un puits de mesurage, d’un ruban d’acier
gradué, d’un contrepoids, d’une poulie et d’un index.
Une sonde limnimétrique type comporte un tambour
La périphérie de la poulie du flotteur comporte une
sur lequel vient s’enrouler une seule couche de câble,
rainure où vient se loger le ruban. Elle est montée sur
un poids en bronze attaché à une extrémité du câble,
un support. Le ruban est fixé au bord supérieur du
un disque gradué et un compteur, le tout enfermé
flotteur et coulisse librement sur la poulie, dans l’abri
dans un boîtier de protection (voir figure4). Le disque
du limnimètre se trouvant au-dessus du puits. II est
est gradué et relié en permanence au compteur et à
maintenu tendu au moyen d’un contrepoids placé sur
l’arbre du tambour. Le câble est guidé sur le tambour
son extrémité libre, ou par un ressort. De cette façon,
par une poulie à gorge. Le dévidoir doit être muni d’un
le flotteur suit les variations du niveau et positionne
système à cliquet et rocher maintenant le poids à la
le ruban par rapport à un index. Un limnimètre à flot-
hauteur désirée. La sonde doit être réglée de telle
teur peut aussi être associé directement à un enre-
sorte que, lorsque la partie inférieure du poids se
gistreur de niveau d’eau. Un tel usage est toutefois
trouve à la surface de l’eau, le niveau soit indiqué par
déconseillé, sauf si l’enregistreur peut disposer d’un
lecture combinée du compteur et du disque gradué.
autre limnimètre de référence totalement indépen-
dant.
7.4.2 Caractéristiques fonctionnelles
Une sonde limnimétrique doit permettre une mesure
7.3.2 Caractéristiques fonctionnelles
à n’importe quel niveau pouvant être prévu.
7.3.2.1 Un Iimnimètre à flotteur permet de mesurer
7.4.3 Matériau
le niveau à toutes les hauteurs comprises entre le ni-
veau minimal et le niveau maximal prévus, et même
La sonde doit être faite dans un matériau durable, ré-
au-delà.
sistant à la corrosion.
Les dimensions du flotteur et du contrepoids
7.3.2.2
7.4.4 Graduation
ainsi que la qualité des éléments mécaniques de lec-
ture à distance doivent être choisies de- manière à
Les sondes limnimétriques doivent être graduées en
garantir une précision et une fiabilité des mesures
millimètres.
suffisamment élevées. L’article 10 de la présente
Norme internationale traite des erreurs sur les appa-
reils à flotteur.
7.4.5 Installation et emploi
7.4.5.1 La sonde limnimétrique peut être utilisée
7.3.2.3 Le flotteur doit être fabriqué dans un maté-
comme limnimètre de référence externe là où les au-
riau durable, résistant à la corrosion et imputrescible.
tres limnimètres de même type sont difficiles à utili-
II doit être étanche et bien fonctionner verticalement.
ser. Elle est généralement installée chaque fois qu’un
Sa masse volumique ne doit pas varier notablement.
pont ou tout autre construction surplombe l’eau.
7.3.2.4 Le flotteur doit être vérifié à intervalles fré-
7.4.5.2 La sonde doit être installée dans un endroit
quents pour s’assurer qu’il flotte convenablement. On
où la surface de l’eau n’est pas perturbée par des
veillera également à ce que le ruban ne s’entortille pas
turbulences, le vent ou la marée.
et ne se salisse pas, et on vérifiera que le niveau in-
diqué corresponde bien au niveau du cours d’eau. II
est enfin conseillé d’éviter soigneusement de faire 7.4.5.3 La hauteur de la barre de vérification de la
racler le flotteur contre les bords du puits ou contre sonde limnimétrique doit être contrôlée fréquemment
d’autres objets. pour s’assurer qu’elle est juste.
Compteur
Tambour porte-câble
m--
m--
F
=f
I
-m-
w-- d
t
Disque gradué
Barre de réglage -
Figure 4 - Sonde limnimétrique

0 ISO ISO 4373:1995(F)
7.5 Limnimètres à maximum
8 Indicateurs limnimétriques à lecture
. indirecte
Les limnimètres à maximum sont utilisés pour mesu-
rer les valeurs extrêmes des niveaux relevés à des
Par indicateurs limnimétriques à lecture indirecte, on
endroits déterminés et sur une période de temps
entend les appareils qui convertissent un signal de
donnée, ou à partir du moment où le Iimnimètre est
pression, un signal électrique ou ultrasonique, ou tout
remis en service. Le Iimnimètre est généralement
autre signal en une grandeur proportionnelle au niveau
composé d’un tube vertical contenant un flotteur ou
d’eau. Parmi les indicateurs à lecture indirecte exis-
une substance flottante (telle que des déchets de
tants, les plus courants sont les indicateurs à pres-
liège). Le bas du tube est perforé pour permettre
sion, tels que les manomètres à mercure, les capteurs
l’entrée de l’eau par une configuration de trous ne
et les servobalances à fléau.
provoquant ni abaissement ni remontée de la surface
de l’eau. Le sommet du tube doit contenir une prise
NOTE 1 Le mercure présentant un danger pour I’envi-
ronnement, l’usage de manomètres à mercure n’est pas
d’air.
autorisé dans certains pays.
Quand l’eau pénètre dans le tube, la substance flot-
tante s’élève; elle adhère au tube quand le niveau
8.1 Manomètres
d’eau descend. Le niveau de crête est déterminé par
la mise à niveau précise du flotteur à partir du poste
Les manomètres sont fréquemment utilisés dans les
de nivellement de la station ou par la lecture d’une
endroits où il serait trop onéreux d’installer des puits
échelle verticale si le Iimnimètre à maximum est fixé.
de mesurage. Ils sont également utilisés dans les
cours d’eau à bancs de sable, car les tuyauteries
d’entrée peuvent être étendues pour suivre le cours
7.6 Limnimètres électriques à ruban
changeant d’un chenal et, en cas d’utilisation d’une
purge d’air, le débit du gaz permet d’empêcher le sa-
Le limnimètre électrique à ruban peut être utilisé pour
ble d’obstruer l’orifice.
détecter le niveau de l’eau dans un puits de mesurage
à partir d’une étagère ou d’une potence de l’abri de
8.1 .l Généralités
l’instrument. II peut être construit de manière similaire
à une sonde limnimétrique, ou disposer d’une bobine
La méthode de détermination du niveau d’eau
contenant un ruban d’acier pouvant être lu direc-
consiste à mesurer la hauteur d’une colonne d’eau par
tement. On enroule le ruban autour de la bobine pour
rapport à un plan de référence déterminé. Ceci peut
le stocker, puis on le descend dans le puits. Un poids
être obtenu indirectement en repérant la pression à
placé à l’extrémité du ruban établit un contact électri-
un point fixe au-dessous de la surface de l’eau, et en
que en refermant un circuit électrique lorsqu’il touche
appliquant ensuite le principe hydrostatique selon le-
l’eau. Un voltmètre, un témoin lumineux ou un aver-
quel la pression d’une colonne de liquide est propor-
tisseur sonore sont utilisés pour signaler à l’opérateur
tionnelle à sa profondeur. Tous les instruments à
que la surface de l’eau a été atteinte. Le poids étant
détecteur de pression doivent disposer d’un système
maintenu dans la position du premier contact avec
d’amortissement des petites oscillations du niveau
l’eau, la lecture du ruban se fait par l’index placé sur
d’eau. Une période d’amortissement de 10 s à 120 s
le cadre-support de la bobine. Le circuit électrique
est habituellement suffisante.
nécessite une batterie et un fil reliant le fond du puits
au cadre de la bobine (voir figure5).
8.1 .l .l Transmission de la pression
7.7 Autres indicateurs limnimétriques à
La méthode de transmission de la pression de la co-
lonne d’eau à l’élément sensible du capteur peut être
lecture directe
directe ou indirecte. Lorsque ce capteur est situé au-
II existe d’autres indicateurs limnimétriques à lecture dessous du point de la colonne d’eau où doit être
directe, par exemple ceux qui détectent le niveau par mesurée la pression, cette pression peut être trans-
une ou plusieurs pointes ou par un petit flotteur pou-
mise directement au capteur. Si celui-ci, par contre,
vant être fixé à un bras pivotant, ou ceux dans les-
est situé au-dessus de la colonne d’eau, la méthode
quels l’élément sensible est positionné au moyen directe ne donne généralement pas de résultats sa-
d’un servomécanisme. Ces appareils de mesure du tisfaisants à cause des gaz entraînés dans l’eau pou-
niveau d’eau dans les chenaux ne sont néanmoins pas vant créer des bouchons d’air dans la tuyauterie. Si le
suffisamment employés pour figurer dans la présente liquide est très corrosif, il n’est pas souhaitable de le
Norme internationale. mettre en contact direct avec le capteur.
Limnimhtre
électrique
0 l
Cosse à souder
Batterie
Ruban
Poids
Fil de masse
Surface de l’eau
--
Petite plaque (masse) dans le puits sous la surface de l’eau
a) Vue générale
-
/
/
I-IN 1
L.,-^,,.‘--.~------------.-
(IV -
r -- ,-- c------ - --- -
\
TU I u
Borne négative
Cosse à souder
Borne positive
b) Vue en détail
Figure 5 - Limnimètre électrique à ruban
ISO 4373: 1995(F) 0 ISO
8.1.1.2 Technique du bulle à bulle (bulleur) un embranchement très près de l’orifice, l’un ser-
vant de canalisation d’alimentation en gaz et I’au-
tre de canalisation de détection de la pression. Ce
Une méthode de transmission indirecte de la pression
montage permet de réduire le mouvement du gaz
largement utilisée emprunte la technique du bulle à
dans la canalisation de détection à un minimum
bulle. Elle s’emploie quel que soit le niveau du mano-
et réduit ainsi le frottement.
mètre par rapport à la colonne d’eau et, l’eau n’étant
pas en contact direct avec le capteur de pression, elle
d) Les tubes doivent être installés en pente négative
peut être utilisée dans les liquides très corrosifs (voir
constante jusqu’à l’orifice.
figures 6 et 7).
8.1.1.3 Système de boule de pression
Dans la technique du bulle à bulle, une petite quantité
de gaz non corrosif (par exemple de l’azote ou de l’air
En l’absence d’alimentation en gaz, un système de
comprimé) est envoyée dans un tube dont l’extrémité
boule de pression est parfois utilisé pour transmettre
libre plonge dans l’eau, à un niveau donné situé au-
la pression au capteur. Ce dispositif, souvent désigné
dessous de la colonne d’eau à mesurer. Le capteur
sous le nom d’hydromètre à cloche, est généralement
situé à l’autre extrémité du tube détecte la pression
constitué d’une pièce moulée ayant la forme d’un
de gaz nécessaire pour déplacer le liquide dans le
petit cylindre creux dont l’une des extrémités est ou-
tube. Cette pression est directement proportionnelle
verte. Cette extrémité est scellée par une membrane
à la hauteur de liquide au-dessus de l’orifice.
lâche et très souple et le cylindre est raccordé par des
tubes au capteur de pression. L’ensemble constitue
La mise en œuvre de la technique du bulle à bulle re-
un circuit de gaz fermé, fixé à un niveau au-dessous
quiert une installation spéciale et implique des condi-
de la colonne d’eau à mesurer. La membrane lâche
tions de fonctionnement particulières dont les
permet à la pression d’eau de comprimer le gaz dans
principales sont les suivantes.
le cylindre jusqu’à ce que la pression à l’intérieur du
circuit soit proportionnelle à la hauteur de la colonne
a) Alimentation convenable en gaz ou en air com-
d’eau au-dessus.
primé. II est nécessaire d’assurer un débit
constant de gaz dans le tube pour empêcher le
L’un des principaux inconvénients de ce dispositif est
reflux du liquide lorsque le niveau monte. Le débit
que, en définitive, une grande quantité de gaz
de gaz envoyé fait augmenter la pression dans le
s’échappe du circuit à mesure, ce qui provoque un
circuit à la même vitesse que la charge manomé-
étirement de la membrane. Lorsque cela se produit,
trique. Si le gaz est envoyé avec un débit moindre,
la pression à l’intérieur du circuit n’est plus égale à la
le liquide pénètre dans le tube, et inversement,
charge. Cet inconvénient peut être surmonté en re-
si le débit de gaz est trop fort, il se produit un
nouvelant périodiquement le gaz à l’intérieur du circuit
échappement de gaz inutilement élevé par I’ou-
ou en remplaçant I’hydromètre à cloche et les tubes.
verture du tube. Le gaz provient généralement
Avec ce dispositif, il est difficile de maintenir la préci-
d’une bouteille ou d’un compresseur. Dans les
sion stipulée à l’article 4.
deux cas, la source d’alimentation doit avoir une
pression d’alimentation supérieure à la gamme
8.1.2 Manomètre à mercure et servobalance à
des pressions à mesurer.
fléau
b) Présence d’un détendeur permettant de réduire
Le manomètre à mercure ainsi que la servobalance à
de façon sûre la pression en excédent de la
fléau sont des capteurs de pression qui convertissent
gamme maximale. Un robinet de réglage du débit
la pression détectée en une position de l’arbre de ro-
et un type quelconque d’indicateur visuel de débit
sont nécessaires, de manière à régler convena- tation proportionnelle à la hauteur de la colonne d’eau.
blement le débit de gaz entrant dans le circuit. II La position de l’arbre est utilisée pour actionner un
convient de régler la pression de manière à em- enregistreur et un indicateur du niveau d’eau. Comme
son nom le laisse supposer, le manomètre à mercure
pêcher la pénétration de l’eau dans le tube, même
est essentiellement un manomètre basé sur un circuit
en cas de fluctuation extrêmement rapide des ni-
de mercure qui détecte et suit le différentiel du liquide
veaux.
à l’intérieur du manomètre. La servobalance à fléau
c) Réduction maximale des erreurs de mesure dues
est une balance à fléau avec un soufflet à pression
au frottement du gaz dans le tube. Les tubes très
d’un côté du fléau, et un poids de l’autre côté. Le
longs ou de très petit diamètre aggravent le pro-
servosystème positionne le poids afin que le fléau soit
blème du frottement. Ce problème est fréquem-
en équilibre et détecte cette position (voir figures 6
ment résolu par le raccordement de deux tubes à
et 7).
Tube de purge
Gaz
Tube de mesurage
L-J
Réglage du gaz
Indicateur de débit
Servo-amplificateur
Poulie
----------1
I 1 ? j
I
I
L - - - - - - - - - -’
I
Codeur
ioi %eur
Bande perforée *
Affichage
Imprimante
numérique
Potentiomètre
etc.
A
Enregistrement ~ / \
I
(mécanique)
I
r
Manomètre flexible à niveau
de r&ervoir variable
Manombtre rigide
à niveau
de mercure variable
- o-
cc:
&
Enregistreur utilisant la technique du bulle à bulle (bulleur) (du type servomanomètre)
Figure 6 -
ISO 4373: 1995(F)
Tube de purge
Tube de mesurage
Réglage du gaz
Indicateur de debit
Soufflet b ressort
Codeur
I c
Bande Detforke !
Imprkante ’
1 H
Potentiom&re
etc.
Enregistrement
(mécanique)
Figure 7 - Enregistreur utilisant la technique du bulle à bulle (bulleur) (du type servobalance à fléau)
8.1.2.1 Compensation de la masse volumique de 8.1.2.3 Gamme
l’eau
La gamme de l’instrument doit être suffisante pour
s’adapter à toutes les valeurs de niveaux d’eau envi-
sagées.
Comme la masse volumique de l’eau que le capteur
doit mesurer varie selon la température, la teneur en
produits et en limons, il faut prévoir des moyens au-
8.1.2.4 Réponse
tomatiques ou manuels pour compenser ces va-
riations. Les variations de masse volumique peuvent
La réponse de l’instrument doit être suffisamment
induire des erreurs dans tous les dispositifs à détec- rapide pour suivre toute variation escomptée du ni-
teur de pression; ces erreurs sont traitées dans I’arti- veau de l’eau.
cle 10.
8.1.3 Capteurs de pression divers
De nombreux capteurs de pression fonctionnant selon
8.1.2.2 Variations de la masse du gaz
divers principes existent sur le marché. La plupart
d’entre eux sont des capteurs de pression différen-
tielle délivrant un signal de sortie proportionnel à la
pression captée. Ils sont, à l’occasion, utilisés pour
Si l’une des techniques de gaz est utilisée pour
mesurer le niveau d’eau, le choix approprié dépendant
transmettre la pression, des moyens de compenser
de l’application envisagée. Leur emploi est géné-
les variations de masse du gaz doivent être prévus,
ralement réservé à des amplitudes limitées, car il est
car les gaz varient en masse en fonction des va-
difficile de respecter les exigences de précision de
riations de température et de pression.
0 ISO
ISO 4373: 1995(F)
l’article 4 sur des gammes étendues. Ils sont égale- 8.2.2 Appareils ultrasoniques
ment sujets à des écarts d’étalonnage du fait du
vieillissement des composants, ce qui rend les exi-
L’appareil est composé d’un émetteurlrécepteur
gences de précision difficiles à maintenir dans le
ultrasonique (capteur) et d’un instrument de mesure
temps. Si l’on choisit soigneusement le type de cap-
(unité électronique), tous les deux reliés par un câble.
teur, par exemple une poutre à cristal de quartz, ou L’instrument de mesure peut être installé dans un abri
un capteur de type capacitif, la précision peut être éloigné jusqu’à 300 m du capteur. Ce dernier, fixé sur
garantie sur toute une année. La déformation type un point suffisamment élevé par rapport à la surface
rencontrée sur ces capteurs dépasse généralement de l’eau ou installé sous l’eau, émet des signaux
0,l % de la valeur totale de l’échelle de précision à ultrasoniques et relève les échos réfléchis par la sur-
température constante. II est recommandé d’étalon- face. Le temps écoulé entre l’émission des signaux
ner tous ces types de capteurs en fonction des va- et la réception de l’écho est utilisé par l’instrument
riations de température; il est conseillé en outre de
de mesure qui calcule ainsi le niveau d’eau.
relever la température avec un détecteur de tempé-
rature chaque fois que la pression doit être mesurée,
ce qui permet de corriger la valeur de la mesure du
8.2.2.1
Influence de la température
capteur.
Les calculs de la distance entre le capteur et la sur-
face de l’eau dépendent directement de la vitesse du
8.2 Appareils de mesure de distance par
son dans l’air ou dans l’eau. Pour les capteurs placés
ultrasons
au-dessus de l’eau, il est possible de compenser la
variation de la vitesse du son à la base du capteur (en
II existe également des indicateurs limnimétriques
fonction de la température observée à cet endroit)
utilisant le son pour détecter la position de la surface
mais, dans la plupart des cas, cette compensation
de l’eau, par le contrôle des signaux ultrasoniques ré-
n’est pas satisfaisante.
fléchis par la surface.
En ce qui concerne la variation du son dans l’air ré-
On utilise des appareils ultrasoniques sans contact à
sultant des variations de température de l’air, la com-
des endroits où il est difficile ou pratiquement impos-
pensation est en partie obtenue par l’écho renvoyé
sible d’installer ou d’entretenir des tuyauteries
sur une distance de référence fixée. Une petite barre
d’amenée ou des entrées de canalisations de purge
de référence située sur le trajet du faisceau sonore à
de gaz. Les sites soumis le plus souvent à des écou-
une distance donnée du capteur réfléchit un certain
lements de boue ou de glace qui endommagent les
nombre d’impulsions. L’instrument de mesure établit
entrées et les orifices conviennent parfaitement aux
une comparaison entre la mesure de la distance fixe
appareils ultrasoniques sans contact. Cette technolo-
et celle qui le sépare de la surface de l’eau, puis
gie permet également des mesures se situant dans
compense de cette façon les variations de la vitesse
une gamme de niveaux d’eau jusqu’à 10 m avec une
du son dans l’air. Cette même compensation dans
précision de + 30 mm.
-
l’eau peut être en partie réalisée en utilisant une ou
plusieurs barres de référence que l’on installe dans les
Ces appareils possèdent des capteurs ultrasoniques
conduits guidant les ondes sonores, ou par mesure
pouvant être fixés sur des structures existantes, tels
directe de la masse volumique. Les erreurs sur la
que des ponts, généralement avec le minimum de
travail et de coût, ce qui fait de ces indicateurs des masse volumique sont traitées à l’article 10.
capteurs de niveau économiques et auxiliaires sur des
sites où la télé-surveillance du niveau nécessite des
données en temps réel.
8.2.2.2 Gel
En hiver, l’air humide à basse température peut
8.2.1 Généralités
générer des problèmes de givre sur les dispositifs
En principe, les appareils ultrasoniques mesurent la ultrasoniques sans contact. Le givre, en se formant
distance verticale entre un point fixe et la surface de sur les barres de référence, peut entraîner des erreurs
l’eau. Les appareils ultrasoniques sans contact sont de mesure ou, en se déposant à la surface des cap-
montés au-dessus de la surface de l’eau et ne né- teurs, peut provoquer la réduction ou même I’élimi-
nation des signaux ultrasoniques. Cet inconvénient
cessitent aucun puits de mesurage ou de tuyaux
peut être évité en chauffant légèrement la barre de
conduisant des ondes sonores. Les appareils
ultrasoniques à contact sont montés soit au-dessus, référence et le capteur, s’il est possible de disposer
soit en dessous de la surface de l’eau et exigent des d’une alimentation électrique distincte de celle des
tuyaux servant à guider les ondes sonores. batteries.
ISO 4373: 1995(F) 0 ISO
8.2.2.3 Vagues également enregistrer les temps auxquels un para-
mètre prend une valeur présélectionnée.
Afin d’assurer un bon niveau moyen de la surface de
II convient également que les enregistreurs électroni-
l’eau en cas de vagues, il est recommandé de pro-
ques de données disposent d’un affichage numérique
grammer l’instrument de mesure de telle sorte qu’il
afin de permettre à l’opérateur de visionner les va-
puisse calculer une moyenne de plusieurs mesures
leurs en cours et les valeurs enregistrées.
intermittentes.
8.2.2.4 Protection contre la foudre 9.2 Principes d’enregistrement
Le câble reliant l’instrument de mesure au capteur Pour faciliter l’enregistrement, le mouvement linéaire
ultrasonique pouvant mesurer plusieurs centaines de de la surface de l’eau est transformé en mouvement
mètres, il est recommandé de le protéger contre la angulaire d’un arbre. La position angulaire de l’arbre
foudre. d’entrée est fréquemment utilisée dans I’enregis-
trement des niveaux d’eau. Le mouvement angulaire
d’un arbre d’entrée entraîne le stylet d’un
...