ISO/R 1100:1969

Réf. No : ISO/R 1100-1969 (F)
CDU 532.57 : 532.543 : h27.133
IS0
ORGAN I SAT1 ON INTERN AT I ON A LE DE NORM A LI SAT I ON
R E CO M M A N D AT1 O N I S O
L
R 1100
MÉTHODE DE DÉBIT DES LIQUIDES DANS LES CANAUX DÉCOUVERTS
ÉTABLISSEMENT ET FONCTIONNEMENT D’UNE STATION DE JAUGEAGE
ET DÉTERMINATION DE LA RELATION HAUTEUR-DÉBIT
iere EDITION
Juillet 1969
REPRODUCTION INTERDITE
Le droit de reproduction des Recommandations IS0 et des Normes
IS0 est la propriété des Comités Membres de I’ISO. En consé-
quence, dans chaque pays, la reproduction de ces documents ne
peut être autorisée que par l’organisation nationale de normali-
sation de ce pays, membre de I’ISO.
Seules les normes nationales sont valables dans leurs pays respectifs.
Imprimé en Suisse
Ce document est également édite en anglais et en russe. I1 peut ëtre obtenu auprès des organisations
nationales de normalisation.
HISTORIQUE
La Recommandation ISO/R 1 100, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts - Etablissement
et fonctionnement d’une station de jaugeage et détemination de la relation hauteur-débit, a été élaborée par le
Comité Technique ISO/TC 1 13, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, dont le Secrétariat est
assuré par 1’Indian Standards Institution (ISI).
-1 Les travaux relatifs à cette question aboutirent à l’adoption d‘un Projet de Recommandation IS0
En décembre 1966, ce Projet de Recommandation IS0 (NO 1071) fut soumis à l’enquête de tous les Comités
Membres de I’ISO. I1 fut approuvé, sous réserve de quelques modifications d’ordre rédactionnel, par les Comités
Membres suivants :
Afrique du Sud, Rép. d’ Royaume-Uni
Inde
Allemagne Suisse
Irlande
Australie Israël Tchécoslovaquie
Belgique Thaïlande
Italie
Brésil Turquie
Japon
Chili U.S.A.
Pays-Bas
Corée, Rép. de
Portugal
France
Roumanie
Un Comité Membre se déclara opposé à l’approbation du Projet :
Canada
Le Projet de Recommandation IS0 fut alors soumis par correspondance au Conseil de I’ISO qui décida, en
L
juillet 1969, de l’accepter comme RECOMMANDATION ISO.
-3-
ISO/R 1100-1969 (I:)
TABLE DES MATIÈRES
Pages
1. Objet et domaine d'application . 7
2. Définitions . 7
3. Unités de mesure . 7
4. Principe de la méthode de mesure . 8
5. Choix de l'emplacement . 8
5.1 Prospection préalable . 8
5.2 Choix de l'emplacement . 8
6. Conception et réalisation d'une station de jaugeage . 9
6.1 Généralités . 9,
6.7 Appareils de mesure du niveau . 9
6.3 Procédé de lecture des limnimètres . 11 -,&
7. Vérification de la station -- Prescriptions générales . 11
8. Etalonnage de la station . 11
8.1 Généralités . 11
8.7 Etablissement de la courbe hauteur-débit et de la table d'étalonnage . 12
8.3 Vérification de la relation hauteur-débit . 13
9. Fonctionnement de la station de jaugeage et regroupement des résultats . 14
9.1 Fonctionnement de la station de jaugeage . 14
9.2 Regroupement des résultats . 14
9.3 Extrapolation de la courbe hauteur-débit . 14
10. Erreurs de mesures et validité de la courbe hauteur-débit . 14
10.1 Erreur-type sur la courbe hauteur-débit . 15
10.2 "Limites d'acceptation" des mesures de hauteur-débit . 15
10.3 Limites de confiance à 95 de la moyenne (courbe hauteur-débit) . 16
10.4 Autre méthode de détermination des "limites d'acceptation des mesures"
et des "limites de confiance de la courbe hauteur-débit'' . 16
. .
ANNEXE A Conception, réalisation et fonctionnement d'une station de jaugeage. 17 4
A.l Prospection préalable . 17
A.2 Conception de la station . 17
A.3 Réalisation de la station . 18
A.4 Vérification finale . 19
A.5 Courbe hauteur-débit . 19
A.5.1 Courbes de contrôle. . 19
A.5.2 Rejet d'un résultat d'observation anormal ou de mesures inexactes . 20
A.5.3 Détermination du nombre de mesures nécessaires pour établir une relation
hauteur-débit sûre . 20
A.5.4 Chenaux stables . 21
A.5.5 Chenaux instables . 21
A.5.6 Epreuves relatives à l'absence de déviations et à l'exactitude du tracé .
A.5.7 Régularité de la courbe . 24
A.5.8 Méthodes pour déceler les variations du contrôle hydraulique . 24
A.5.9 Vérification des variations ultérieures du contrôle hydraulique . 25
A.5.10 Construction d'une courbe mathématique . 25
-4-
ISO/R 1100-1969 (F)
Pages
A.6 Extrapolation de la courbe hauteur-débit . 27
A.7 Fonctionnement de la station . 28
A.8 Regroupement des résultats . 29
ANNEXE B ~ Correction du débit en écoulement non permanent . 31
ANNEXE C ~~ Famille de courbes donnant la relation hauteur-débit . 32
C.1 Généralités . 32
C.2 Méthode de la dénivellation constante . 32
C.3 Méthode de la dénivellation normale . 33
FIGURES
L.
1 . Détermination du nombre de mesures nécessaires pour établir une relation
hauteur-débit valable . 34
2 . Essai des courbes hauteur-débit . 35
3 . Détermination de Go ~ Lecture du limnimètre pour un débit nul . 36
4 . Relation Q, = f (zo) pour une dénivellation de référence Hn = 1 . 37
QH
5 . Relation entre - et . , . , . 38
Qn Hn
6 . Relation entre le niveau et le débit ramené à la dénivellation de référence . 39
7 . Méthode dela dénivellationnormale - Courbe d’étalonnage simple .
................ 41
8 . Relation entre la dénivellation normale et le niveau
9 . Relation entre le débit et la dénivellation mesurée .
Liste des symboles utilisés .
-5-
ISO/R 1100 -1%9 (I
R 1100 Juillet 1 969
Recommandation IS0
MESURE DE DÉBIT DES LIQUIDES DANS LES CANAUX DÉCOUVERTS
ÉTABLISSEMENT ET FONCTIONNEMENT D‘UNE STATION DE JAUGEAGE
ET DÉTERMINATION DE LA RELATION HAUTEUR-DÉBIT
1. OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
La présente Recommandation IS0 traite de la mesure continue du niveau de l’eau, de la détermination de la
relation hauteur-débit en établissant une corrélation entre les niveaux de l’eau et les débits et du regroupement
des résultats de débit d’une station de jaugeage. Elle traite aussi de l’établissement et du fonctionnement de la
station de jaugeage sur une rivière ou sur un canal découvert.
Les mesures d’un débit donné peuvent être effectuées selon l’une des méthodes acceptées pour la mesure du débit
des liquides dans les canaux découverts, conformément aux Recommandations ISO* qui s’y rapportent. Lamprésente
Recommandation IS0 ne concerne que les éléments supplémentaires nécessités par un élargissement du domaine
d’application.
Les canaux découverts ont été classés en types stables et instables, car les courbes caractéristiques hauteur-débit
de l’un et de l’autre type diffèrent.
La présente Recommandation IS0 ne s’applique pas aux cas où
les conditions de l’écoulement, au cours des crues, varient brusquement et rapidement sous l’action d’une
a)
onde abrupte;
les conditions de l’écoulement sont considérablement entravées, durant certaines périodes, par la formation
b)
ou la présence de glace.
Une Annexe qui donne un plan et une méthode facilitant l’application de la présente Recommandation IS0
(voir Annexe A) a été adjointe; elle indique également les essais et les procédés statistiques permettant d’établir
les courbes hauteur-débit.
Les autres Annexes traitent des corrections à effectuer en écoulement non permanent (voir Annexe B) et de la
famille de courbes traduisant la relation hauteur-débit (voir Annexe C).
2. DÉFINITIONS
Les définitions données dans la Recommandation ISOlR 772, Vocabulaire des ternes et symboles relatifs à la
mesure de débit des liquides s’écoulant avec une surface libre, s’appliquent à la présente Recommandation ISO.
3. UNITES DE MESURE
Les unités de mesure utilisées dans la présente Recommandation IS0 sont la seconde et le mètre (ou le foot).
*
Voir les Recommandations IS0 suivantes :
-
ISO/R 555, Mesure de débit dans les canaux découverts - Méthode de dilution pour la mesure de débit en régime
permanent - Première Partie - Méthode d’injection d débit constant;
-
ISO/R 748, Mesure de débit dans les canaux découverts - Méthodes d’exploration du champ des vitesses;
-
ISO/R . . ., Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts - Méthode des déversoirs, déversoirs a échan-
crure et canaux jaugeurs d ressaut (actuellement, Projet de Recommandation IS0 No 1438).
- ‘I -
ISO/R 1100-1969 (
4. PRINCIPE DE LA MÉTHODE DE MESURE
Le principe de la méthode est d’établir une relation univoque liant le débit dans un chenal soit au niveau de l’eau
dans une section de l’écoulement, soit aux deux valeurs de ce niveau aux extrémités d’un bief. La connaissance de
cette relation hauteur-débit permettra, dans la période d’exploitation de la station, d’obtenir le débit par de simples
mesures de niveau.
Pour établir cette relation, il est nécessaire de procéder, à la station de jaugeage choisie, à un nombre suffisant
de mesures simultanées du débit et du niveau correspondant. Chaque mesure de débit sera faite par l’une des
méthodes acceptées.
5. CHOIX DE L‘EMPLACEMENT
5.1 Prospection préalable
Une prospection préalable doit être effectuée pour s’assurer que les caractéristiques physiques et hydrau-
liques de l’emplacement prévu soient conformes aux prescriptions relatives à l’application des méthodes
de mesure de débit que l’on envisage d’utiliser.
5.2 Choix de l’emplacement
Un emplacement doit être choisi de façon qu’il soit possible d’y mesurer la gamme entière et les différents
types d’écoulement pouvant y être rencontrés ou devant être mesurés. L’ensemble des mesures, par
rapport à un limnimètre de référence, peut être effectué dans une section unique ou, pour certaines
gammes de débit, dans deux sections ou davantage. De même, différentes méthodes de mesure peuvent
être utilisées pour diverses parties de la gamme, les conditions particulières relatives à chacune des
méthodes de mesure étant spécifiées dans les Recommandations IS0 se rapportant à la mesure du débit
des liquides dans les canaux découverts*.
Selon les circonstances, on peut utiliser soit une station de jaugeage simple, soit une station double, mais
la première solution doit être préférée.
Le fonctionnement d’une station de jaugeage simple repose sur l’hypothèse que le niveau de la surface
libre est réellement une fonction unique du débit. Dans le cas de stations affectées d’hystérésis, la crue
et la décrue doivent être étalonnées séparément par mesure du débit.
5.2.1 Station de jaugeage simple
I1 est préférable de choisir un emplacement où la relation entre la hauteur et le débit est essen-
a)
tiellement uniforme et stable. Toutefois, cela n’est pas toujours possible pour les rivières allu-
viales. Pour de telles rivières, la relation hauteur-débit n’est généralement applicable que pendant
la période où elle a été déterminée.
I1 ne doit y avoir aucun effet résultant d’un courant de retour variable.
b)
5.2.2 Station de jaugeage de tout type (simple ou double)
L‘emplacement doit être sensible, c’est-à-dire que toute variation appréciable du débit doit
a)
s’accompagner, même au plus faible débit,
- dans le cas d’une station de jaugeage simple, d’une modification appréciable du niveau;
- dans le cas d’une station de jaugeage double, d’une modification appréciable du niveau
(à I’une ou l’autre des échelles) et de la chute (entre les deux échelles).
Sans quoi, de petites erreurs sur le relevé du niveau au cours de l’étalonnage d’une station
non-sensible peuvent se traduire par d’importantes erreurs sur les débits indiqués par la courbe.
Une comparaison doit être établie entre la variation du débit et la variation minimale du niveau
correspondant pour s’assurer que la sensibilité de la station est suffisante pour répondre aux
exigences des mesures.
* Voir les Recommandations ISO/R 555 et ISO/R 748 ainsi que le Rojet de Recommandation IS0 No 1438.
-8-
ISO/R 1100-1969 (F)
I1 faut éviter les emplacements où poussent particulièrement les herbes.
b)
I1 ne doit y avoir ni vortex, ni eau morte, ni d’autres anomalies dans l’écoulement.
c)
Les accès à l’emplacement, quels que soient le niveau ou l’époque, doivent être aussi praticables
U‘)
que possible.
6. CONCEPTION ET RÉALISATION D’UNE STATION DE JAUGEAGE
6.1 Généralités
Une station de jaugeage comprend une ou plusieurs sections transversales de mesure, naturelles ou arti-
ficielles (c’est-à-dire déversoir ou canal jaugeur), ainsi qu’un limnimètre de référence.
Dans le cas où il existe un dispositif général de limnimètres sur la rivière, il n’est pas absolument néces-
saire que la position de la section transversale de mesure coïncide 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 préfé-
rable d’installer le limnimètre à la section transversale choisie ou à proximité immédiate.
Si l’emplacement souhaité ne satisfait qu’à une partie des exigences stipulées dans les Recommandations
IS0 concernant la mesure du débit* et au paragraphe 5.2 de la présente Recommandation ISO, on peut
faire en sorte qu’il réponde à ces exigences en apportant quelques modifications appropriées (voir
Annexe A). En général, de telles modifications ne se justifieront que pour de petites rivières.
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 de niveau entre les deux limnimètres. Par
ailleurs, il ne doit y avoir ni augmentation ni diminution du débit entre les deux limnimètres.
6.2 Appareils de mesure du niveau
6.2.1 Limnimèire de référence. Le limnimètre de référence doit être un limnimètre à échelle verticale ou
à échelle inclinée. Les repères doivent être nets et suffisamment précis pour répondre aux exigences
des mesures; le repère inférieur et le repère supérieur du limnimètre de référence doivent se situer
respectivement au-dessous et au-dessus des niveaux d’eau les plus bas et les plus hauts qui soient
prévus.
Le limnimètre de référence doit être solidement amarré, dans le courant, à un support fixe et rigide
et être lié à un repère de nivellement fixe raccordé par un relevé topographique précis au système
national de nivellement. I1 doit comporter un dispositif de stabilisation, partout où cela s’impose, de
façon que le niveau de l’eau puisse être lu avec précision.
S’il est indispensable d‘avoir un enregistrement continu des niveaux de l’eau, in limnigraphe doit être
installé. Toutefois, il est essentiel de toujours associer un tel limnigraphe à un limnimètre normal de
rivière, situé à proximité du point où le limnigraphe effectue ses mesures. Dans les autres cas, un
limnimètre normal de rivière suffira.
NOTE. - Quand cela est possible, une estimation des valeurs extrêmes doit être effectuée à l’aide d’une étude
statistique. 11 faut absolument s’assurer que l’on a bien tenu compte des valeurs aussi extriines que l’exige le but
de la station. Un affouillement possible du lit doit aussi être pris en considération.
6.2.1.1 LIMNIMÈTRE À ÉCHELLE VERTICALE. Ce limnimètre doit être absolument vertical et de forme
telle qu’il ne provoque aucune surélévation sensible de l’écoulement.
6.2.1.2 LIMNIMÈTRE À ÉCHELLE INCLINCE. L’échelle limnimétrique inclinée doit être parfaitement
adaptée et solidement amarrée à la pente de la berge naturelle du cours d’eau. Elle peut être
étalonnée sur place à l’aide d’un relevé topographique précis.
6.2.2 Limnigraphe. I1 peut être constitué par un limnigraphe à flotteur installé dans un puits de mesure
communiquant avec le lit du chenal ou par un limnigraphe pneumatique ou tout autre dispositif.
Toutefois, il est essentiel de toujours associer un tel limnigraphe à un limnimètre de référence situé
à proximité du point où le limnigraphe effectue ses mesures. Dans le cas d’un limnigraphe à flotteur,
un limnimètre supplémentaire doit, à titre de contrôle, être associé au flotteur.
*
Voir les Recommandation ISO/R 555 et ISO/R 748 ainsi que le Projet de Recommandation IS0 No 1438.
-9-
ISO/R 1100-1969 (F)
6.2.2.1 PUITS DE MESURE. Le puits de mesure destiné à I’installation du flotteur du limnigraphe doit
répondre aux conditions suivantes :
II sera vertical et aura une hauteur et une profondeur suffisantes pour permettre au flotteur
a)
d’évoluer dans toute la gamme des niveaux.
Dans les cours d’eau qui contiennent beaucoup de limon en suspension (eaux chargées),
b)
des conduits d‘admission seront aménagés à différents niveaux.
Les raccords de chaque conduit d’admission seront étanches.
c)
Les dimensions du conduit d‘admission ou du chenal seront suffisamment grandes pour
d)
que le niveau de l’eau de puits suive sans délai l’élévation et la baisse de niveau, et aussi
pour que soit évitée son obstruction par des sédiments.
Si la lecture du niveau sur le graphique ne peut se faire avec une précision suffisante en
e)
raison de la fréquence des rides de surface, un étrangleur sera installé dans le conduit
d’admission pour amortir l’oscillation.
6.2.2.2 INSTALLATION DU LIMNIGRAPHE PNEUMATIQUE
Ce limnigraphe mesure le niveau par l’intermédiaire de la pression exercée sur une prise
immergée, solidement fixée à une cote connue.
Le limnigraphe doit comporter une source de gaz comprimé (air ou azote) et un dispo-
sitif de réglage et de visualisation du débit d‘air sous la forme “bulle à bulle”.
Un dispositif de chasse de gaz doit être prévu pour déboucher, si nécessaire, la prise de
pression.
La tuyauterie reliant le manomètre à la prise de pression doit avoir une longueur inférieure
à la limite fixée par le constructeur. Elle ne doit pas comporter de points bas risquant
d’accumuler les eaux de condensation du gaz.
Le dispositif de mesures de la pression doit être suffisamment sensible, précis et fidèle.
Dans le cas d’emploi d‘un manomètre à liquide tampon, la densité de ce liquide aux
différentes températures doit être éventuellement prise en compte, le constructeur devant
indiquer la valeur des erreurs encourues.
6.2.2.3 ENREGISTREUR. L‘enregistreur doit fournir soit un enregistrement graphique continu de la
variation du niveau d’eau, soit un enregistrement des niveaux d’eau par un procédé numérique
à des intervalles de temps judicieusement espacés.
Les résultats enregistrés dépendront directement des variations du niveau d’eau. Si d’autres
phénomènes les affectent (amortissement du puits de mesure du limnigraphe à flotteur, influence
de la perte de charge due au debit 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, effectuer les corrections.
Dans le cas d’un limnigraphe donnant un relevé graphique, la feuille d’enregistrement sera
parfaitement placée sur le tambour. Les échelles choisies pour les temps et les niveaux seront
fonction des caractéristiques de la rivière et elles devront permettre des lectures suffisamment
précises pour traduire les différentes phases de I’hydrogramme.
Toute liaison mécanique entre les organes du limnigraphe doit être aussi courte et aussi directe
que possible et il n’y aura aucun contact entre une partie mobile quelconque du mécanisme et
une partie fixe du châssis.
Le mécanisme d’horlogerie doit permettre de donner le temps avec une bonne fidélité.
L‘enregistreur sera soustrait aux risques d’inondation et protégé des éléments et des interventions
de personnes non qualifiées.
- 10-
ISO/R 1100-196Y (F)
Des précautions doivent être prises contre d’éventuelles erreurs des enregistrements dues à
un retard du style par rapport au déplacement du flotteur;
a)
une modification de l’immersion du flotteur dans l’eau;
b)
une immersion du contrepoids et du câble du flotteur.
c)
6.3 Procédé de lecture des limnimètres
Le limnimètre doit être lu à partir d’un emplacement qui permette d’éviter les erreurs de parallaxe. Le
limnimètre doit être observé sans discontinuité pendant une durée minimale de 2 minutes ou pendant
la durée d’une oscillation complète, suivant que l’une ou l’autre de ces durées est plus longue, et les
lectures maximale et minimale seront relevées pour en faire la moyenne.
7. VÉRIFICATION DE LA STATION - PRESCRIPTIONS GÉNÉRALES
Après l’installation d’une station de jaugeage, il sera procédé à une vérification définitive.
La vérification définitive doit comprendre la détermination précise des hauteurs et des positions relatives des
limnimètres de référence et du zéro des échelles, la vérification des conduits d’admission ou des chenaux, de la
base du puits dans le cas d’un limnigraphe à flotteur, de la fixation de la prise de pression, des étanchéités de la
tuyauterie de gaz et de tous les organes sous pression, dans le cas d’un limnigraphe pneumatique, des jalons de
section transversale et de tous autres points clés ou particularités importantes de l’emplacement.
Une vérification périodique, au minimum une fois pas an et à l’occasion de tout déplacement du limnimètre, doit
également être effectuée en ce qui concerne les hauteurs et les positions relatives déterminées au moment de la
vérification définit ive.
8. ÉTALONNAGE DE LA STATION
8.1 Généralités
Le but d’une station de jaugeage est de permettre de connaître le débit d’une rivière ou d’un canal
découvert. Dès que l’on dispose de la courbe hauteur-débit, le débit sera connu par lecture du limnimètre
ou du limnigraphe. Les opérations nécessaires pour obtenir cette relation sont dites “étalonnage de la
station ”.
8.1.1 Mesure du débit pour l’étalonnage. Le débit sera mesuré conformément aux Recommandations IS0
qui s’y rapportent*. Les écarts peuvent également être déterminés à partir de ces Recommandations
ISO.
La prospection de l’emplacement doit être conduite de manière plus détaillée que s’il ne s’agissait
que de simples mesures de débit. Une attention particulière doit être apportée à l’éventualité de
variations du lit du chenal pouvant affecter la courbe hauteur-débit.
NOTES
1. Très peu de rivières ont des caractéristiques qui sont parfaitement stables. Pour cela, l’étalonnage ne peut donc
être établi une fois pour toutes, mais il doit être répété à des intervalles dépendant de l’importance des variations
de la courbe hauteur-débit. I1 est recommandé d’effectuer les mesures aussi souvent que possible aux niveaux
les moins fréquemment atteints.
2. Dans le cas d’une rivière instable, la relation hauteur-débit varie plus souvent, surtout après les crues. Les mesures
de débit doivent donc être faites à des intervalles plus rapprochés pendant ces périodes.
8.1.2 Déversoirs à échancrure, déversoirs et canaux jaugeurs. Dans le cas de déversoirs à échancrure, de
déversoirs et de canaux jaugeurs, les opérations prescrites ci-dessus ne sont normalement pas néces-
saires car la relation hauteur-débit peut avoir été déterminée par des essais de laboratoire.
Cependant, leurs conditions de fonctionnement doivent être contrôlées de temps en temps
par des mesures du débit afin de s’assurer que l’étalonnage supposé est applicable et qu’ils
a)
rendent réellement compte de tout le débit passant par la section;
par des mesures directes des dimensions afin de contrôler la stabilité.
b)
*
Voir les Recommandations ISO/R 555 et ISO/R 748 ainsi que le Rojet de Recommandation IS0 No 1438.
I
- 11 -
ISO/R 11 00-1 969 (F
8.2 Etablissement de la courbe hauteur-débit et de la table d’étalonnage
8.2.1 Station de jaugeage simple
COURBE HAUTEUR-DÉBIT - CHENAUX STABLES. Les débits figureront en abscisses et les
8.2.1.1
hauteurs correspondantes en ordonnées et la courbe hauteur-débit devra être tracée régulière-
ment en reliant les points obtenus. La hauteur inscrite sur le graphique doit être la hauteur
moyenne correspondant à la période de mesure du débit.
La courbe doit être construite à partir d’un nombre suffisant de mesures convenablement
réparties sur toute la gamme des niveaux, chacune étant effectuée de préférence à un niveau
stable. Le nombre de mesures nécessaires pour construire la courbe dépend de la gamme à
considérer, de la forme de la courbe hauteur-débit et de la précision souhaitée (voir paragraphe
A.5.3 de l’Annexe A).
Les mesures doivent être plus rapprochées dans la partie basse de la courbe et le tracé de la
courbe doit être vérifié par l’une des méthodes décrites dans l’Annexe A. Quand les mesures sont
effectuées à niveaux montants et descendants, elles doivent être affectées de symboles appro-
priés et il doit y avoir à peu près le même nombre de chacune d’elles à des niveaux correspondants,
de façon à permettre le tracé d’une courbe moyenne convenable.
Afin d’avoir au moins une mesure à la pointe de la crue ou à proximité de cette pointe, il est
souhaitable d’accroître la fréquence des mesures lorsque la pente de I’hydrogramme s’atténue
de façon caractérisée à la pointe ou à proximité de cette pointe.
8.2.1.2
COURBE HAUTEUR-DÉBIT - CHENAUX INSTABLES. Dans le cas de chenaux instables, la relation
hauteur-débit ne demeure pas stable et de fréquentes modifications du “contrôle hydraulique”
se produisent pendant et après les périodes de crues. De même dans le cas de chenaux instables,
les relations hauteur-débit particulières qui prévalent pendant les différentes périodes peuvent
être utilisées pour estimer les débits à partir des niveaux enregistrés durant les périodes pour
lesquelles aucune mesure de débit n’est disponible. Les débits pendant l’année hydraulique sont
portés en abscisses et les niveaux correspondants en ordonnées; chaque point est indiqué par
ordre chronologique. La position des points doit être examinée pour déceler des variations du
contrôle hydraulique, en fonction de leur ordre chronologique. Des courbes régulières doivent
être tracées séparément pour chaque période ne comportant aucune variation du contrôle hy-
draulique. C’est ainsi que l’on peut avoir plus d’une courbe pour les périodes de crue et de
décrue de la même année hydraulique, ceci pour un chenal instable affecté par des envasements
et par des affouillements.
MÉTHODES DE CONTR~LE DES COURBES HAUTEUR-DÉBIT. Les courbes doivent toujours
8.2.1.3
exprimer objectivement la relation hauteur-débit et l’on doit donc contrôler l’absence d’erreurs
systématiques et la validité de l’ajustement durant les périodes comprises entre les variations du
contrôle hydraulique, ainsi que les variations de ce contrôle. Les méthodes pour déceler les
variations du contrôle hydraulique des courbes hauteur-débit, résultant soit de transformations
physiques des caractéristiques du chenal, soit de changements fortuits au cours du temps, ont
été également indiquées au paragraphe A.5.8 de l’Annexe A.
Pour les chenaux stables, lorsque le contrôle hydraulique est uniforme et demeure inchangé, il
est possible d‘établir une courbe mathématique. Celle-ci peut être tracée comme indiqué au
paragraphe A.S.10 de l’Annexe A. Mais le plus fréquemment, même pour les chenaux stables,
lorsque la courbe a été tracée à l’estime, par exemple, lorsque la section n’est pas uniforme, les
essais décrits pour les chenaux instables deviennent également nécessaires.
Dans le cas de chenaux naturels instables, on procède à des contrôles variés aux différents niveaux
de différentes années, de sorte que non seulement les courbes relatives aux crues et aux décrues
sont différentes les unes des autres et d’une année à l’autre, mais elles présentent encore des in-
flexions et des discontinuités résultant des variations du contrôle hydraulique correspondant à un
même niveau. Le travail démesuré impliqué par l’établissement de courbes complexes de degré
élevé interdit pratiquement leur utilisation. Les courbes de crue et de décrue les mieux établies
sont donc tracées à l’estime et doivent, par conséquent, être vérifiées au point de vue de l’absence
de déviation et de l’exactitude du tracé, et ceci séparément pour chaque portion de courbe entre
les variations du contrôle hydraulique.
- 12-
ISO/R 1100-1969 (F)
Pour l’absence de déviation, il y a deux épreuves. Dans l’une on vérifie si la courbe satisfait
cette exigence de base qu’un nombre sensiblement égal de points doivent être situés au-dessus
et au-dessous de toute courbe sans déviation, de sorte qu’il n’y ait plus d’écarts que ceux dus
à des variations fortuites (épreuve 1, paragraphe A.5.6.1). Dans l’autre épreuve, on vérifie la
condition que la somme algébrique des écarts en pourcentage entre les débits observés et la
courbe sans déviation ne soit pas significativement différente de O en comparant la moyenne des
écarts en pourcentage avec l’erreur-type (épreuve 3, paragraphe A.5.6.3).
Pour l’exactitude du tracé, l’épreuve consiste à vérifier qu’un changement de signe des écarts
(c’est-à-dire la valeur observée moins celle donnée par la courbe) est aussi vraisemblable qu’un
non changement de signe. Cette épreuve permet également de déceler les variations du contrôle
hydraulique pour différents niveaux (épreuve 2, paragraphe AS .6.2).
Les épreuves indiquées ci-dessus sont décrites en détails au paragraphe A.5.6 de l’Annexe A avec
des exemples expliquant leur application.
TABLE D’ÉTALONNAGE. Une table d’étalonnage doit être établie à partir de la courbe hauteur-
8.2.1.4
débit, ou de son équation, de manière à indiquer, dans l’ordre croissant, les hauteurs et les débits
correspondants; leur nombre est fonction de la précision souhaitée.
8.2.2 Stations de jaugeage doubles
8.2.2.1 COURBE HAUTEUR-DÉBIT. L’installation d’une station de jaugeage simple est impossible dans
tous les cas où l’écoulement dans le bief est fonction de conditions existant dans un autre bief
(amont ou aval), que l’écoulement y varie sous l’effet de causes naturelles (élévation du niveau de
l’eau d’un affluent, obstruction, etc.) ou sous l’effet de causes artificielles (barrage de navigation
à vannes mobiles, installations hydro-électriques, etc.). I1 est toutefois possible d’obtenir une
mesure du débit au moyen de deux limnimètres placés dans le même bief par la méthode de la
pente de la ligne d’eau. Pour toute paire de valeurs des niveaux, zo et zl, lues sur chacune des
échelles, il n’existe qu’une seule valeur de débit Q correspondante, à condition qu’entre-temps
la topographie et la rugosité du lit n’aient pas varié dans ce même bief, entre les échelles.
-
Le report des mesures hauteur-débit, avec la valeur de la dénivellation correspondant à chaque
mesure, indique si le rapport est modifié par la variation de la pente pour tous les niveaux ou
s’il est seulement modifié lorsque la dénivellation descend au-dessous d’une valeur déterminée.
En l’absence de tout contrôle hydraulique, le débit est fonction, à chaque instant, de la déni-
vellation, et la correction est effectuée comme indiqué dans la méthode de dénivellation cons-
tante définie dans l’Annexe C. Quand le débit n’est modifié que pour des dénivellations inférieures
à une valeur déterminée, on applique la méthode de la dénivellation normale qui est aussi donnée
dans l’Annexe C.
8.2.2.2 TABLE D’ÉTALONNAGE. La complexité de la relation ne permet pas, en général, de s’en servir
facilement pour dresser une table d’étalonnage et l’on recommande de déduire les valeurs des
graphiques correspondants.
8.3 Vérification de la relation hauteur-débit
Si l’on se conforme aux prescriptions du paragraphe AS. 1, il n’est pas nécessaire de procéder à une véri-
fication effective. Dès que l’on dispose, après une ou plusieurs années, d’un nombre suffisant de mesures
pour toute la gamme des débits, on trace la courbe. En utilisant à nouveau le procédé, il sera possible,
après une certaine période, de tracer une nouvelle courbe. Lorsqu’une variation est décelée, par ce
moyen, dans un chenal instable, on trace une nouvelle courbe qui sert de référence pour la période
précédant la détection d’une autre variation. Chaque courbe est la courbe d’étalonnage qui sert de
référence durant la période de mesures suivante. En comparant les courbes successives et en notant les
à faire et les périodes
variations il est possible de déterminer, pour l’avenir, la fréquence des mesures
durant lesquelles une certaine courbe hauteur-débit peut être considérée comme valable.
Dans les cas où l’on ne peut obtenir les mesures régulières requises pour l’application de la méthode
ci-dessus, la méthode de vérification suivante est recommandée. La courbe de la relation hauteur-débit
doit être vérifiée au moyen de mesures de débit effectuées de temps en temps à bas niveau et à niveau
moyen ou haut, et toujours pendant et après les crues importantes. Si l’on observe une différence impor-
tante avec la courbe hauteur-débit établie précédemment, de nouveaux contrôles doivent être effectués.
Si la différence se confirme, un nombre suffisant de mesures de débit doit être effectué pour déterminer
la zone dans laquelle la relation hauteur-débit s’est modifiée et une nouvelle courbe hauteur-débit doit
être tracée.
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~ ~~
ISO/R 1100-1969 (F)
Si une variation particulière de la courbe hauteur-débit peut être imputée à un incident déterminé dans
la vie de la station, la nouvelle courbe doit être considérée comme devant être d’application à partir de
la date de cet incident.
Les méthodes de contrôle de la compatibilité des jaugeages sont décrites dans l’Annexe A.
Pour les chenaux instables, une nouvelle série de mesures de débit doit être réalisée chaque année et de
nouvelles courbes doivent être tracées, correspondant aux périodes où le contrôle hydraulique ne varie
pas.
9. FONCTIONNEMENT DE LA STATION DE JAUGEAGE ET REGROUPEMENT DES RÉSULTATS
9.1 Fonctionnement de la station de jaugeage
Des précautions seront prises pour s’assurer que la station soit maintenue, à tout moment, en état
de bon fonctionnement. Tous les instruments seront en état de marche et conformes à leurs normes
respectives; ils seront étalonnés soigneusement et régulièrement.
9.2 Regroupement des résultats
Les mesures enregistrées doivent être regroupées régulièrement.
Quand le niveau de l’eau varie au cours d’une journée, le débit peut être évalué à partir d’un nombre
suffisant de points en vue de permettre le calcul des débits moyens journaliers. Quand la différence
des débits instantanés correspondant aux niveaux supérieur et inférieur d’une journée, divisé par le
plus faible débit instantané du même jour, dépasse 20 un graphique du débit devra être tracé. Les
ordonnées relevées suffiront à déterminer les caractéristiques du débit de la journée. Le volume total
du débit sera donné, pour la journée, par l’aire sous la courbe et la valeur moyenne du débit s’obtien-
dra en divisant le volume total par le temps.
Les valeurs obtenues pas extrapolation de la courbe hauteur-débit seront indiquées par la lettre “e” et
les limites au-delà desquelles l’extrapolation a eu lieu doivent être définies et indiquées dans une note
appropriée qui doit accompagner les données. Les débits, déterminés par interpolation dans le cas d’une
défaillance du limnigraphe ou d’une absence des lectures de l’observateur, seront indiqués par la lettre ‘Y.
La précision (nombre de décimales) des chiffres fournis ne dépassera jamais la précision avec laquelle ils
ont été déterminés. La journée d’enregistrement doit s’étendre à partir d’un instant donné, dans la matinée
d’un jour, jusqu’au même instant du jour suivant; les valeurs mesurées pendant cette période seront attri-
buées au jour du début d’enregistrement.
9.3 Extrapolation de la courbe hauteur-débit
On doit éviter d’extrapoler la courbe hauteur-débit. Que l’extrapolation soit permise pour un cas parti-
culier, et dans quelle mesure, dépend de l’exactitude de la courbe (nombre de mesures, dispersion natu-
relle) et des caractéristiques du chenal (voir chapitre A.6 de l’Annexe A).
10. ERREURS DE MESURES ET VALIDITÉ DE LA COURBE HAUTEUR-DÉBIT
La courbe hauteur-débit obtenue par les observations donne la relation moyenne entre la hauteur et le débit. La
courbe hauteur-débit idéale pourrait être obtenue si les mesures étaient effectuées sans erreurs de mesure et si le
contrôle restait constant. Tous les points seraient alors exactement sur la courbe. Comme ces conditions idéales
ne peuvent être 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 la courbe, une estimation de l’erreur
provenant des mesures. La validité de la courbe moyenne et celle des écarts des débits mesurés par rapport aux
débits estimés à partir de la courbe, peuvent généralement être évaluées selon l’une ou plusieurs des méthodes
indiquées dans les paragraphes suivants : “Ecart-type sur la moyenne (courbe hauteur-débit)”, “Limites d’accep-
tation des mesures” et “Limites de confiance de la courbe hauteur-débit moyenne”.
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ISO/R 1100-1969 (I
10.1 Erreur-type sur la courbe hauteur-débit
Parmi les points qui ont servi à définir la courbe hauteur-débit, il est nécessaire d’en choisir la totalité,
ou un certain nombre, bien répartis le long de la courbe. Pour les mesures relatives à de petits intervalles
de niveau autour des points pris comme valeur centrale, il faut calculer l’écart-type SD par rapport à la
courbe (c’est-à-dire la racine carrée de la moyenne des carrés des écarts des points expérimentaux par
rapport à la courbe). Les intervalles doivent être choisis de façon que
a) il y ait un nombre suffisant de mesures dans chaque intervalle;
b) l’erreur de mesure, dans chaque intervalle, puisse être considérée comme indépendante du débit.
L‘erreur-type de la moyenne (courbe hauteur-débit) est
(équation i)
où
m est le nombre de mesures utilisées pour déterminer la courbe hauteur-débit;
SD est l’écart-type.
L‘erreur-type sE est généralement exprimée en pourcentage du débit estimé à partir de la courbe
hauteur-débit, Il convient de noter que l’erreur-type est obtenue seulement pour l’intervalle où le
contrôle hydraulique reste invariant.
Si l’écart-type sD ne peut être calculé en raison de l’insuffisance de nombre de mesures, la valeur de SD
peut être prise égale à XQ, c’est-à-dire à l’erreur-type en pourcentage sur la mesure du débit seul confor-
mément à la Recommandation ISO/R 748, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Méthodes d’exploration du champ des vitesses.
NOTE. - Tous les calculs d’écarts-types s’appliquent rigoureusement, a condition de faire en sorte que les erreurs
systématiques résultent du hasard, en changeant aussi souvent que possible d’instruments de mesures et en changeant
i’observateur.
10.2 “Limites d’acceptation” des mesures de hauteur-débit
Deux courbes, de part et d’autre de la courbe hauteur-débit, à une distance de deux fois la valeur de
l’écart-type, sont appelées “courbes de contrôle” et définissent les limites d’acceptation a 95 ‘Io des
débits pour les niveaux correspondants.
En moyenne, pour dix-neuf mesures sur vingt, les résultats doivent rester dans ces limites. Tout point
très extérieur (soit à plus de trois fois l’écart-type) peut être considéré comme resultant d‘une erreur
de mesure, sauf si plusieurs points consécutifs, soit chronologiquement, soit pour une même gamme de
niveaux, apparaissent être du même côté de l’une des limites. Lorsque cela se produit, une modification
de la courbe hauteur-débit est probable, ce qui signifie qu’il faut procéder à un nouvel étalonnage de la
station, ou bien qu’une autre courbe hauteur-débit est nécessaire en raison d’une modification du
contrôle hydraulique.
Habituellement, les deux conditions imposées pour une estimation correcte de l’écart-type au para-
graphe 1 O. 1 ne sont pas remplies; en effet, il n’y a pas suffisamment de mesures correspondant à de
petits intervalles de niveau, et l’on sait que les erreurs varient avec le débit pour une gamme où le
contrôle hydraulique est invariant. En conséquence, une évaluation d’ensemble de l’écart-type relatif
débit mesuré - débit estimé
peut être faite à partir des écarts-types relatifs sur le débit (c’est-à-dire
x l0O0/O),
débit estimé
en considérant l’ensemble des mesures. A partir de cet écart-type relatif global, le “limite d’acceptation
à 95 peut être déterminée pour toute la gamme du contrôle hydraulique.
- 15 -
ISO/R 1100-1969 (F)
10.3 Limites de confmnce à 95 de la moyenne (courbe hauteurdébit)
Lorsque les deux courbes tracées passent par des points situés à la distance correspondant à deux fois
l’erreur-type sE de la courbe moyenne, (et NON PAS à deux fois l’écart-type sur les mesures), de part
et d’autre de la courbe hauteur-débit, l’ensemble des deux courbes s’appelle limites de confunce à
95 de la courbe. L‘erreur-type doit être calculée à partir d’un certain nombre de points bien répartis
le long de la courbe et l’erreur doit être considérée comme représentative pour la partie correspondante
de la courbe hauteur-débit.
Ces limites déterminent la largeur de la bande à l’intérieur de laquelle la courbe vraie a une probabilité
de se trouver égaie à 95 Ol0.
10.4 Autre méthode de détermination des “limites d’acceptation des mesures” et des “iimites de confiance
de la courbe hauteur-débit”
Une seconde méthode pour déterminer les “limites d‘acceptation” pour les débits et les “limites de
confiance de la moyenne (courbe hauteur-débit)’’ consiste à inscrire les données sur papier log-log. Les
débits figureront en abscisses et les niveaux en ordonnées (en prenant le niveau Go à débit nul comme
niveau de référence - voir paragraphe A.5.10 de l’Annexe A). Les points représentatifs dans une zone
ayant le même contrôle hydraulique, sont généralement en ligne droite. Les “limites d’acceptation”
basées sur l’écart-type et les “limites de confiance” basées sur l’erreur-type de la moyenne doivent être
déduites des distances horizontales des points considérés à cette ligne.
Y’
ISO/R 1100-1969 (F)
ANNEXE A
ANNEXE A
CONCEPTION, RÉALISATION ET FONCTIONNEMENT D’UNE STATION DE JAUGEAGE
Al PROSPECTION PRÉALABLE
La prospection topographique doit comprendre l’élaboration d’un plan du sitc où figurent la largeur du plan
d’eau pour un niveau donné, les bords des rives naturelles du chenal (des chenaux), le profil de toute discon-
tinuité déterminée de la pente de ces rives, ainsi que la base et la crête de toute digue artificielle. Tout les
obstacles du chenal (des chenaux) ou d’un défluent de crue, doivent être indiqués. Une coupe en long du
chenal doit être tracée, s’étendant de l’aval d’un point de contrôle, s’il en existe un, jusqu’aux limites amont
du bief et indiquant le niveau à l’endroit le plus profond du lit et les pentes de la ligne d’eau aux niveaux bas
et haut. Les sections transversales doivent être étudiées dans le bief envisagé pour les mesures, ou à la section
envisagée pour les mesures, ainsi qu’en amont et en aval de cette section. Au moins cinq sections transversales
doivent être prises dans le bief de mesures, ou deux sections en amont de la section de mesures et autant en
aval de ce point, recouvrant au moins une fois la largeur du chenal, de rive à rive, dans c
...