NF X10-314-1983 Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes End-depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free overfall 《使用围堰和钭槽测量明渠中的液体流量.pdf

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1、AFNL NF XLO-314 83 LOL2372 0378770 753 = NORME FRANAISE EN R EGISTREE MESURE DE DEBIT DES LIQUIDES DANS LES CANAUX DECOUVERTS AU MOYEN DE DEVERSOIRS ET DE CANAUX JAUGEURS METHODE DEVALUATION DU DEBIT PAR DETERMINATION DE LA PROFONDEUR EN BOUT DES CHENAUX RECTANGULAIRES A DEVERSEMENT DENOYE A VANT-PR

2、OPOS La prsente norme est en concordance tec. .nique avec la norme internationale IS0 - de mme titre. NF X 10-314 Septembre 1983 7- 1977 Les principales diffrences par rapport la norme IS0 3847 sont les suivantes : - au chapitre 7, calcul de dbit en rgime permanent, une formule gnrale thorique a t a

3、joute, - addition dune annexe B donant la loi du coefficient t de Student. INTRODUCTION Dans de nombreuses installations hydrauliques, il se produit un dversement dnoy lorsque le fond dun chenal plat sinterrompt brusquement. Ce dversement forme une section de contrle et offre un moyen approximatif d

4、valuation de dbit. Lcoulement la cassure est curviligne et, par consquent, la profondeur la chute ou en bout nest pas gale la profondeur critique calcule daprs le principe bas sur lhypothse dun coulement parallle. Cependant, le rapport entre la profondeur en bout et la profondeur critique (comme dan

5、s le cas de lhypothse dun coulement parallle) a une valeur unique pour chaque condition de la lame dversante; savoir : confineet non confine. On peut donc valuer le dbit partir de la pronfondeur mesure en bout. 1 OBJET ET DOMAINE DAPPLICATION La prsente norme spcifie une mthode dvaluation du dbit de

6、au propre scoulant en rgime fluvial dans les chenaux dcouverts, lisses, rectilignes, prismatiques, section rectangulaire, chute verticale et dversement libre. En utilisant la profondeur mesure en bout, le dbit dans les chenaux rectangulaires (horizontaux ou en pente) lames dversantes confine et non

7、confine peut tre valu. Les avantages et les inconvnients de ces dispositifs, comparativement aux autres types de dversoirs et de canaux jaugeurs, ainsi que la prcision relative de chacundeuxsont donns dans lannexe. Enregistre par dcision pour prendre effet le 1983-09-1 6 du 1983-08-1 6 afnor 1983 Dr

8、oits de reproduction et de traduction rservs pour tous pays afnor 83447 NF X 10-314 lertirage 83-09 - - Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes - End-depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free overfall- Messung des Durchflupes von Flssigkeiten mit We

9、hren und Venturi-Kanlen - Methode zur Bestimmung des Durchflupes nach Messung der Wassertiefe im Rechteckerinne mit freiem Auslauf NFX 10-314 AFNL NF XLO-314 3 = LOL2372 0378773 b7T -2- 2 REFERENCE NF X 10-300 (1 ) Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Vocabulaire et symboles. 3 DE

10、FINITIONS Dans le cadre de la prsente norme, outre les dfinitions donnes dans la norme NF X 10-300, les dfinitions suivantes sont applicables : 3.1 Lame dversante confine Jet form par un coulement retenu par les parois dune structure stendant au-del du seuil (ou crte) sur une distance dau moins six

11、fois la profondeur en bout au dbit maximal ; ce jet est suffisament ventil pour quil rgne sous la lame une pression gale la pression atmosphrique (voir figure 1). Point de rnesurage situe exactement au droit de la chute Trou daration dans la paroi latrale, de diametre tel que la lame deversante ne s

12、oit pas en dpression Lame dversante de mme largeur que le chenal , / / / / / / / / / / 1 / /v / / / -. -. -L -1 . I - -I-. I- L Fond horizontal- - /Y /,/J 1 /26h, 5 coulement 9 Chute Chute (19) he J- Figure 1 - Lame dversante confine (Lame arer) 3.2 Lame dversante non confine Jet form par un couleme

13、nt lorsque les parois de la structure sarrtent au niveau du seuil (ou crte) et permettent ainsi llargissement latral de la lame; ce jet est suffisamment ventil pourquil rgne sous la lame une pression gale la pression atmosphrique (voir figure 2). 4 UNITES DE MESURE Les units de mesure utilises dans

14、la prsente norme sont les units SI. a - 171 .-_E“ prdparation. - AFNL NF XLO-314 83 W LO12372 0378772 526 -3-. D Fond horizontal NF X 10-314 - Point de mesurage situ exactement au droit de la chute Deuxformes possibles de lame dversante Ecoulemen t - - -T y- - - Niveau du canal de fuite /I/+ , Cassu

15、re franche - (au bout du chenal) ! Lame dversante - Chute (d) he Figure 2 - Lame dversante non confine 5 CHOIX DE LEMPLACEMENT II faut procder une tude prliminaire des conditions physiques et hydrauliques de lemplacement propros pour vrifier quil est conforme (ou peut tre rendu conforme) aux conditi

16、ons ncessaires pour effectuer un mesurage selon la mthode de la profondeur en bout. On doit faire particulirement attention aux conditions suivantes dans le choix de lemplacement et dans la ralisation des conditions dcoulement : existence dune longueur suffisante de chenal, section droite rgulire (2

17、0 he au moins, o he est la profondeur en bout correspondant au dbit maximal prvu) ; rpartition des vitesses, observe par examen ou par mesurage, pratiquement uniforme ; coulement de type fluvial et pratiquement uniforme en amont de la chute ; parois latrales et fond lisses dans toute la mesure du po

18、ssible(aux termes de la prsente spcification, une surface lisse correspondra un revtement en ciment liss) ; Note : Ltat de surface du dispositif doit tre bien entretenu ; des modifications dans la rugosit des parois dues diverses formes de dpts entraneront une modification de la formule du dbit. lex

19、trmit du chenal doit tre dcoupe perpendiculairement son axe et on doit laisser leau se dverser librement au-del de ce point ; dans le cas dune lame dversante confine, parois latrales prolonges laval sur une distance suprieure ou gale six fois la profondeur maximale en bout; dans le casdune lame dver

20、sante non confine, parois latrales interrompues au droit de la chute ; Lame dversente compltement are. NF X 10-314 - AFNL NF X30-334 83 3032372 0378773 Yb2 -4- 6 MESURAGE DE LA PROFONDEUR La profondeur doit tre mesure exactement au bout du chenal (au droit de la chute), au moyen dune pente limnimtri

21、que ou de tout autre dispositif de mesurage. Note : Au droit de la chute, lcoulement est entirement curviligne et une faible erreur dans lemplacement du limnimtre peut entraner une erreur importante dans le mesurage du dbit. 7 CALCUL DU DEBIT EN REGIME FLUVIAL 7.1 Dans une section rectangulaire le d

22、bit en fonction de la profondeur critique est donn par la relation suivante : Formule thorique partir de la profondeur critique h, 02 b g b3 h,3 =I o : O g b h, est le dbit, en mtres cubes par seconde, est lacclration due la pesanteur, en mtres par seconde carre, est la largeur du chenal, en mtres,

23、est la profondeur critique, en mtres. 7.2 La profondeur he en bout de chenal est infrieure la profondeur critique (h,) mais il existe un rapport qui relie ces deux profondeurs. Lquation du dbit partir de la profondeur en bout du chenal est donc de la forme : Formule pratique partir de la profondeur

24、en bout du chenal (he) Q = C pour une pente du chenal diffrente, lerreur limite maximale est plus leve et peut atteindre f 7 %. La mthode, selon laquelle lerreur limite sur le coefficient peut se combiner dautres sources derreurs, se trouve explique dans le chapitre 8. En gnral, les talonnages expri

25、mentaux ont t raliss sur des dispositifs de petites dimensions, et leur transposition des structures plus grandes peut provoquer de petites variations des coefficients de dbit par suite de leffet dchelle. 8 ERREURS LIMITES DU MESURAGE DE DEBIT 8.1 Gnralits 8.1.1 On peut valuer lerreur limite totale

26、sur le mesurage de dbit en combinant les erreurs limites provenant de diffrentes sources. En gnral, on peut valuer ces erreursqui constituent lerreur limite totale, et elles indiquent si le dbit peut tre mesur ou non avec une prcision suffisante pour le cas considr. Le prsent chapitre a pour but de

27、fournir les informations de base ncessaires lutilisateur de la prsente norme pour valuer lerreur limite sur un mesurage de dbit. 8.1.2 Lerreur peut tre dfinie comme tant la diffrence entre le dbit rel et celui calcul partir de la formule sappliquant au type de chute utilis et un emplacement choisi c

28、onformment la prsente norme. 0 Le terme erreur limite D sera employ pour dsigner lcart par rapport la valeur relle du dbit, lintrieur duquel la mesure doit se trouver environ dix-neuf fois sur vingt (probabilit de 95 %). Lerreur limite devrait tre calcule selon la mthode spcifie dans le prsent chapi

29、tre et tre dsigne par ce nom chaque fois quune mesure est rpute conforme la prsente norme. 8.2 Sources derreur 8.2.1 pour les dversoirs : On peut identifier les sources derreur en considrant une expression gnrale de la formule du dbit 0 o: g est lacclration due la pesanteur, qui varie selon le lieu,

30、 mais en gnrai sa variation est suffisamment faible pour tre nglige dans la mesure du dbit. - _ - _ I_ AFNL NF XL0-3L4 3 LOL2372 0378775 235 W NFX 10-314 -6- 8.2.2 a) le coefficient de dbit C pour lequel les valeurs numriques des erreurs limites sont donnes dans le chapitre 7 ; b) le mesurage des di

31、mensions du dispositif de mesurage, par exemple la largeur du chenal b ; c) le mesurage de la profondeur en bout, he. Les seules sources derreur considrer sont les suivantes : 8.2.3 Les erreurs limites pour bet h,doivent tre values par lutilisateur. Lerreur limite sur la mesure des dimensions dpendr

32、a de la prcision avec laquelle on peut mesurer le dispositif une fois construit; en pratique, cette erreur peut savrer ngligeable devant les autres erreurs. Lerreur limite sur la mesure de la profondeur en bout dpendra de la prcision de lappareil de mesurage de cette profondeur, de la dtermination d

33、u zro du dispositif de mesurage et de la mthode employe, ainsi que de la prcision avec laquelle est implant le dispositif. Cette erreur limite peut tre faible si lon emploie un vernier ou un micromtre et si le reprage du zro est fait avec une prcision comparable. 8.3 Types derreur 8.3.1 (fidlit) du

34、mesurage, les secondes affectent sa vritable prcision. Les erreurs peuvent tre alatoires ou systmatiques ; les premires affectent la reproductibilit 8.3.2 Lcart-type dun ensemble de mesures obtenues dans des conditions stables peut tre valu partir de la formule rn 11/2 n-1 I o : I- y est la moyenne

35、arithmtique de n mesures. Lcart-type de la moyenne est donc donn par I . et lerreur limite de la moyenne est gale deuxfois Sy(pour une probabilit de 95 %). Cela constitue la part des erreurs alatoires dans lerreur limite totale pour toute une srie de mesurages exprimentaux. i 8.3.3 Une mesure peut g

36、alement contenir une erreur systmatique : la valeur moyenne mesure serait alors diffrente de la vraie valeur de la quantit que lon mesure. Une erreur dans le reprage du zro du Systmatique entre la valeur moyenne mesure et la valeur relle. Puisque la rptition de la mesure nlimine pas les erreurs syst

37、matiques, la valeur relle ne pourrait tre dtermine que par un mesurage distinct plus prcis. I l dispositif de mesurage du niveau de leau par rapport au fond du chenal, par exemple, produit une diffrence I b r 8.4 Erreurs limites sur les valeurs des coefficients 8.4.1 Toutes les erreurs de cette catg

38、orie sont des erreurs systmatiques. O 8.4.2 La valeur du coefficient de dbit C indique dans la prsente norme est base sur les rsultats dexpriences, prsumes faites soigneusement, avec un nombre suffisant de lectures pour obtenir une moyenne de grande prcision. AFNL NF XLO-314 3 W 1012372 0378776 171

39、-7- NF X 10-314 8 Cependant, lorsque les mesurages sont faits sur dautres installations semblables, il peut survenir des carts systmatiques entre les coefficients de dbit, que lon peut attribuer aux diffrences de ltat de surface du dispositif, son installation, aux conditions amont, leffet dchelle e

40、ntre le modle et le dispositif sur site, etc, 8.4.3 Les erreurs limites sur les coefficients, indiques dans les paragraphes prcdents de la prsente norme, sont fondes sur lexamen de lcart entre les donnes exprimentales provenant de diffrentes sources et les formules de calcul donnes. Les valeurs sugg

41、res pour les erreurs reprsentent donc la compilation des constatations et des expriences disponibles. 8.5 Erreurs limites sur les grandeurs mesures par lutilisateur 8.5.1 Les mesures faites par lutilisateur prsentent des erreurs alatoires et systmatiques. 8.5.2 Puisque ni les mthodesde mesurage, ni

42、la manire de les effectuer ne sont prcises, il est impossible de donner des valeurs numriques pour ces erreurs : elles doivent tre valuespar lutilisateur. Par exemple, la prise en considration de la mthode de mesurage de la largeur du-chenal permet lutilisateur de dterminer lerreur limite sur cette

43、grandeur. (b 8.5.3 Lerreur limite sur la profondeur mesure doit tre dtermine partir dune valuation des diffrentes sources derreurs individuelles, cest-dire : lerreur de reprage du zro, la sensibilit du dispositif de mesurage, le jeu dans le mcanisme de mesurage, lerreur limite alatoire rsiduelle sur

44、 la valeur moyenne dune srie de mesures, etc. Lerreur limite sur la mesure de la profondeur est gale la racine carre de la somme des carrs des erreurs limites individuelles. 8.6 8.6.1 Lerreur limite totale est la rsultante de plusieurs erreurs limites, qui peuvent elles-mmes tre des erreurs limites

45、composes (voir 8.5.3). Lorsque les erreurs limites partielles, dont la combinaison donne lerreur limite totale, sont indpendantes les unes des autres, faibles et nombreuses, et quelles suivent une loi de Gauss, il y a une probabilit de 95 % pour que lerreur relle soit plus petite que lerreur limite

46、totale. Combinaison des erreurs limites pour donner lerreur limite totale sur le dbit 0 8.6.2 Lerreur limite sur le dbit doit tre calcule partir de la formule : o : E, est lerreur limite, en pourcentage, sur C ; Eb est lerreur limite, en pourcentage, sur b ; Ehe est lerreur limite, en pourcentage, s

47、ur he ; NF X 10-314 Dans ce qui prcde, AFN1 NF X10-314 83 1012372 0378777 O08 = -8- et 100 (, )I* - Eh, = f he o : 2 She est lerreur limite sur la mesure de la largeur ; est lerreur limite de la valeur moyenne des lectures de la profondeur en bout (voir 8.3.2) ; 8.6.3 II faut reconnaitre que lerreur limite E ne saurait avoir une seule et unique valeur pour un dispositif donn, mais varie selon le dbit. II peut tre ncessaire de tenir compte de lerreur limite pour plusieurs dbits couvrant la gamme de mesures demandes.