1、Norme internationale 4369 INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONeMEWJYHAPOJlHAR OPTAHHJAUHR no CTAHAAPTH3AUHHWRGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Mthode du canot mobile Measurement of liquid flow in open channels - Moving-boat m
2、ethod Premire dition - 1979-10-15 CDU532.573 R6f. no : IS0 4369-1979 (FI I m E Descripteurs : coulement en canal dcouvert, coulement de liquide, mesurage de dbit, embarcation, spcification de matriel, mesurage de vitesse, calcul derreur. Prix bas sur 27 pages d s Ava n t - p ro p os LISO (Organisati
3、on internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique corre
4、spondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne- mentales, en liaison avec IISO, participent galement aux travaux. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes
5、 inter- nationales par le Conseil de IISO. La Norme internationale IS0 4369 a t labore par le comit technique ISO/TC 113, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux dcouverts, et a t soumise aux comits membres en mai 1977. Les comits membres des pays suivants lont approuvhe Allemagne, R.F. France
6、Australie Inde Canada Italie gypte, Rp. arabe d Pays-Bas Espagne Roumanie Finlande Rovau me- U n i Aucun comit membre ne la dsapprouve. Suisse Tchcoslovaquie Turquie URSS USA Yougoslavie Organisation internationale de normalisation, 1979 O Imprime en Suisse NOR M E I NTE R N AT1 O NA LE IS0 4369-197
7、9 (F) Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Mthode du canot mobile 1 Objet et domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie des mthodes de mesure du debit dans les grands estuaires et rivieres par la technique du canot mobile. Les chapitres qui suivent esquissent les
8、 procds relatifs cette mthode et dcrivent les caractristiques gnrales du matriel ncessaire. Elle reproduit en annexe et en fac simile un exemple complet de calcul de mesure avec un canot mobile. 2 Rfrences IS0 748, Mesure de dCt des liquides L-ns les canaux dkcouverts - Mthode dexploration du champ
9、des vitesses. IS0 772, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux dkcouverts - Vocabulaire et symboles. IS0 3454, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux dkcouverts - Matriel de sondage et de suspension. IS0 4366, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux dkcouverts - Sondeurs B b) profond
10、eur du cours deau, d, en chaque point dobservation; c) vitesse du cours deau, v, perpendiculairement B la section transversale, en chaque point dobservation. La principale diffrence entre une mesure classique et la mesure B laide dun canot mobile resulte du mode de rassemblement des donnes. Dans le
11、cas de la methode traditionnelle, on determine la vitesse moyenne dans les dlhents de section dune section transversale du cours deau A partir de vitesses ponctuelles ou par integration de la moyenne des vitesses sur une verticale. Dans le cas de la methode B laide du canot mobile, la vitesse est me
12、sure sur toute la largeur dun lement de section en suspendant le moulinet B une profondeur constante pendant la traverse du cours deau par le canot. La vitesse mesure et les informations supplementaires recueillies par le sondage en profondeur donnent les moyens necessaires pour dterminer le dbit. 1
13、) Actuellement au stade de projet. 1 IS0 4369-1979 (FI 6 Principe de la mthode La mesure avec le canot mobile se fait par traverse du cours deau le long dune trajectoire prdtermine qui est gnrale- ment normale Icoulement (voir figure 1 ), Pendant la traver- se, un sondeur cho enregistre la forme gom
14、trique de la section transversale et un moulinet fonctionnant en continu relbve les vitesses combines du cours deau et du canot. Une troisime srie de donnes ncessaires est obtenue soit en mesurant intervalles langle form par le moulinet qui saligne parallelement au mouvement de leau, et par la traje
15、ctoire pr- dtermine, soit en mesurant la distance par rapport un point fixe de la rive. La mesure de vitesse releve en chacun des points dobserva- tion dans la section transversale (v, dans la figure 2) est la vitesse de leau au niveau du moulinet rsultant aussi bien de Icoulement du cours deau que
16、du mouvement du canot. Cest la somme vectorielle de la vitesse de leau par rapport au lit du cours deau.(v) et de la vitesse du canot par rapport au lit du cours deau (v,). Les donnes dchantillonnage releves en chaque point dobservation fournissent les informations ncessaires pour dfinir la vitesse
17、du cours deau. Il existe deux mthodes pour dterminer cette vitesse; elles sont gnralement appeles mthode 1 et mthode 2. La mthode 1 consiste mesurer langle a entre la trajectoire dtermine du canot et une palette verticale qui saligne sur la direction de leau son niveau. Un indicateur dangle fix au s
18、upport de la palette indique langle a. La mthode 2 consiste mesurer la distance entre les points dobservation et un point fixe de la rive do lon peut dtermi- ner la largeur de Ilment de section travers tout en mesurant le temps. Ces donnes permettent de calculer la composante de vitesse du canot, v,
19、 et, aprbs mesure de la vitesse totale, v, de dterminer la composante de vitesse du cours deau, v, per- pendiculairement la trajectoire dtermine du canot. La mesure releve par lindicateur de vitesse en nombre dimpulsions par seconde sert, en combinaison avec un tableau dtalonnage, calculer la grande
20、ur du vecteur vv. Les donnes sont normalement recueillies en 30 40 points dobservation de la section transversale pour chaque cycle. On peut, si cela est praticable, enregistrer automatiquement et simultanment tous les parambtres requis. 6.1 Dtermination de la vitesse du cours deau La mthode 1 perme
21、t de dterminer la vitesse du cours deau, Y, perpendiculairement la trajectoire du canot (route vraie) en chaque point dobservation 1, 2, 3 , , ., partir de la relation : I = iL sin (x . . . (1) La solution de Iquation (1 1 donne une rponse reprsentant la composante de vitesse du cours deau perpendic
22、ulaire la course vraie, mme si le sens dcoulement nest pas perpendi- culaire. La mthode 2 permet de dterminer la vitesse du cours deau partir de la relation v = 4.; - v; . . . (2) o v, est obtenue partir de (voir figure 3) o i est lordre du point dobservation; li fixe de la rive; est la distance ent
23、re le point dobservation i et un point ti de section. est le temps requis pour traverser la largeur dun lment 6.2 Ddtermination de la distance entre les points dobservation Du diagramme vectoriel (voir figure 21, on pourra constater que lon obtient : . (4) o Al, est la distance parcourue par le cano
24、t le long de la route vraie entre deux points dobservation conscutifs, pourvu que la vitesse du cours deau soit perpendiculaire la trajectoire du canot. Lorsque la vitesse nest pas perpendiculaire, un rglage est ncessaire comme expliqu en 10.3. Si lon suppose que a est peu prbs uniforme sur la dista
25、nce relativement courte constituant un gradient, on peut le considrer comme constant. En appliquant la mthode 1, Iquation (4) convient donc Al, = cos a v, dt . s o V, dt = AI, s (5) o AI, est la distance relative dans leau entre deux points dobservation conscutifs reprsentes par les signaux de sorti
26、e de lindicateur de vitesse et du compteur. Donc pour la jeme distance relative : AI, = AIvl cos ai . la largeur totale, B, de la section transversale est : r=m i=m B = C A/, = AI, cos ai i= 1 i= 1 (6) (7) 2 IS0 4369-1979 (FI Si lon utilise la mthode 2, la largeur de lintervalle compris entre les po
27、ints dobservation est calcule comme la diffrence entre des mesures de distance successives partir dun point fixe sur lune des rives comme indiqu Iquation (3). Lessentiel du matriel requis pour les deux mthodes est indiqu ci-dessous. Une description plus dtaillee du matriel est donne lannexe A. 8.2 C
28、anot 6.3 Dtermination de la profondeur du cours deau La profondeur du cours deau en chaque point dobservation est obtenue par addition de la profondeur du capteur A la profondeur indique sur le diagramme du sondeur cho, moins que le capteur soit rgl pour indiquer la profondeur totale. 7 Limites La m
29、thode est normalement utilise dans le cas des rivibres de plus de 300 m de largeur et de plus de 2 m de profondeur. La largeur minimale exige dpend du nombre dlments de section divisant la section et du temps minimal ncessaire pour parcourir ces lrnents de section afin dobtenir une bonne prcision da
30、ns les mesures. Le nombre dlments de section doit tre dau moins 25. La largeur de chaque lment de section dpend de la prcision avec laquelle la vitesse peut tre mesure dans chaque lment de section. Lintervalle entre deux points dobservation doit tre suffisant pour permettre lobservateur de lire les
31、instruments et denregistrer les rsultats. La vitesse minimale du canot doit tre telle que le canot puisse traverser la section en droite ligne. Pour des rsultats optimaux, la vitesse du canot doit tre du mme ordre que celle du cours deau. Le cours deau doit avoir une profondeur suffisante pour le ti
32、rant du canot et pour permettre sa manuvre dans la traver- se de la section. Les faibles profondeurs peuvent endomma- ger les instruments puisque le dbitmtre ou le prolongateur de la palette descendent environ 1 m en dessous du canot. Le cours deau ne doit pas prsenter de courants en profondeur comm
33、e cest le cas dans les canaux mare o ces courants remontent Icoulement dont on mesure la vitesse. Dans ce cas, la rpartition des vitesses sur une verticale est inconnue et lon ne peut pas rapporter de facon satisfaisante la vitesse moyenne la vitesse mesure. Le dbit ne doit pas varier au point de fa
34、usser les rsultats de manire indue pendant la traverse du canot. Dans des conditions dcoulement instables, comme dans les cours deau mare, il est souhaitable en rbgle gnrale de ne pas faire la moyenne dune srie dessais, mais plutt de traiter chaque rsultat sparment pour mieux dfinir le cycle de Icou
35、lement (voir figure 4). 8 Matriel 8.1 Gnralits Le matriel necessaire est similaire quelle que soit la mthode utilise (voir chapitre 6). Un petit canot, de manuvre facile et suffisamment stable pour le genre de cours deau sur lequel il doit tre utilis. 8.3 Palette et indicateur dangle - Mthode 1 Une
36、palette Bquipe dun mcanisme indicateur est monte en un endroit appropri du canot, gnralement la proue. Langle entre la direction de la palette et la route vraie du canot est indi- qu sur un cadran par une aiguille aligne sur la palette. Un systbme de vise fix au cadran pivotant librement permet dali
37、- gner lindex de ce cadran sur la route vraie du canot. Le cadran est gradu en degrs (de O WO) des deux cts de lindex. 8.4 Moulinet Le moulinet utilis est, de prfrence, un lment du type hlice avec une carrosserie spcialement concue dans le cas de la mthode 1 pour sadapter au bord dattaque de la pale
38、tte. Dans le cas de la mthode 2, le moulinet et son saumon doivent tre suspendus un cble attach au canot. Les caractristi- ques du matriel de suspension doivent tre conformes aux exi- gences de IISO 3454. 8.5 Indicateur de vitesse et compteur Les rotations du moulinet sont transmises sous forme dimp
39、ul- sions Blectriques affiches sur un compteur ou converties par lintermdiaire dun appareil lectronique en mesure de vitesse. Dans le premier cas, les impulsions sont converties en vitesses laide de la table de caractristiques du moulinet. Si lon emploie la mthode 1, le compteur doit permettre un pr
40、rglage du nombre dimpulsions comptees lectronique- ment. Un signal audible se dclenche lorsque le nombre fixe est atteint et le graphique du sondeur B cho simprime automati- quement. Le compteur doit reprendre seul son rglage initial avant de rpter la mesure. La figure 5 donne un schma et une descri
41、ption de lindicateur de vitesse et du compteur. 8.6 Mesure de la distance - MBthode 2 Pour situer les points dobservation dans la section, il faut mesurer la distance entre chaque point et un point fixe de la rive. La mesure de distance peut se faire par des moyens opti- ques par exemple un tlmbtre
42、ou par un appareil lectronique (par exemple un radiolog). Le systme de mesure de la distance doit tre raccord (par relais) au sondeur cho de manibre quen chaque point dobservation un trait vertical puisse venir simprimer (automa- tiquement ou la main) sur le graphique du sondeur. 3 IS0 4369-1979 (FI
43、 8.7 Sondeur cho Un sondeur echo (portatif) doit servir lenregistrement en continu sur bande graphique de la profondeur de la section entre deux flotteurs. Ce sondeur cho doit tre raccord par relais lindicateur de vitesse et au compteur ou lindicateur de distance pour dclencher le reprage par traits
44、 verticaux sur le graphique du sondeur en chaque point dobservation. Le sondeur cho doit tre conforme IISO 4366. 9 Mthodes de mesure Le processus de mesure par canot mobile comprend le choix et la prparation de lemplacement adquat, la prparation et le montage du matriel de mesure et le choix des rgl
45、ages des ins- truments servant au rassemblement des donnes. 9.1 Choix de lemplacement Lemplacement de mesure doit tre choisi l o lon peut sattendre un coulement assez uniforme; cest-dire des lignes dcoulement aussi parallles que possible et un lit sans irrgularits trop marques. 9.2 Prparation de lem
46、placement Lemplacement doit subir quelques prparations avant que ne dbute une srie de mesures par canot mobile. 9.2.1 II faut en premier lieu, choisir une trajectoire du canot qui soit autant que possible perpendiculaire la direction de Icoulement. II faut ensuite placer sur chaque rive, dans lali-
47、gnement de cette trajectoire, deux repres de zones clairement visibles. La couleur de ces repres doit se dtacher fortement sur larrire-plan. Lcartement des repres est fonction de la longueur de la trajectoire. Des espacements de 30 m environ sont ncessaires pour une longueur de trajectoire de 300 m. 9.2.2 Des flotteurs balisant la trajectoire choisie marquent lorigine et la fin des mesures. Ils sont ancrs dans le cours deau de 12 15 m de chaque rive (voir figure 1). Cette distance est ncessaire au cours de la traverse pour manuvrer le bateau lentre ou la sortie de la traje
