ISO 1070-1992 Liquid flow measurement in open channels slope-area method《明渠水流测量 比降-面积法》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE ISO 1070 Deuxime dition 1992-06-l 5 Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Mthode de la pente de la ligne deau Liquid flow measuremerd in open channels - Slope-area method -.-zzz=zzrm - - - - - -_- _- _-_._ -_- - - ._ Numro de rfrence ISO 1070: 1992(F) ISC? 1070

2、:1992(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre int- ress par une tude a

3、le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galement aux tra- vaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la norm

4、alisation lectrotech- nique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techni- ques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 1070 a t labore

5、 par le comit techni- que ISO/TC 113, Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcou- verts, sous-comit SC 1, Mthodes dexploration du champ des vitesses. Cette deuxime dition annule et remplace la premire dition (ISO 1070:1973), dont elle constitue une rvision technique. Les annexes A et B de la p

6、rsente Norme internationale sont donnes uniquement titre dinformation. 0 ISO 1992 Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre repro- duite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilm

7、s, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case Postale 56 l CH-1211 Genve 20 l Suisse Imprim en Suisse ii NORME INTERNATIONALE ISO 1070:1992(F) Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Mthode de la pente de la ligne deau 1 Domaine dapplication La pr

8、sente Norme internationale prescrit une m- thode permettant de dterminer le dbit des liquides dans les canaux dcouverts partir dobservations de la pente de la ligne deau et de laire de la sec- tion mouille du chenal. Cette mthode est utilise dans des conditions plus ou moins particulires, lorsque la

9、 mesure directe de dbit par des mtho- des plus prcises, comme celle de lexploration du champ des vitesses, nest pas possible. La mthode de la pente de la ligne deau peut tre utilise avec une exactitude acceptable dans les canaux dcouverts dont les berges et le lit sont sta- bles (forms, par exemple,

10、 par des rochers ou de largile cohsive) ou pourvus dun revtement, et dans les canaux dcouverts dont le lit est en mat- riaux assez grossiers. Elie peut galement tre uti- lise dans des chenaux alluviaux, y compris des chenaux avec coulement dans le lit majeur ou avec des sections qui ne sont pas unif

11、ormes, sous r- serve daccepter les grandes incertitudes provenant du choix de la valeur du coefficient de rugosit (tel que le coefficient de Manning n ou le coefficient de Chzy (3. En gnral, la mthode peut tre utilise pour d- terminer le dbit a) au moment de la dtermination des niveaux partir dune s

12、rie de Iimnimtres; b) pour un dbit de pointe qui a laiss des dlais- ss de crue sur une srie de limnimtres ou l o les hauteurs de pointe ont t enregistres par une srie de Iimnimtres; c) pour un dbit de pointe qui a laiss des dlais- ss de crue le long des rives du cours deau. Toutefois, il convient de

13、 ne pas utiliser cette m- thode dans les chenaux trs larges ou trs faible pente et dune forte concentration en sdiments ou encore dans les chenaux avec des courbures signi- ficatives. Bien que lexactitude des rsultats obtenus par me- surage de la pente de la ligne deau soit moindre que celle des rsu

14、ltats obtenus par la mthode dexploration du champ des vitesses, il est parfois ncessaire dutiliser la mthode de la pente de la ligne deau pour dfinir lextrmit suprieure des courbes de tarage, dans les cas o limportance des crues est telle quon ne peut utiliser dautres m- thodes de mesurage du dbit.

15、2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite, constituent des dispositions valables pour la pr- sente Norme internationale. Au moment de la pu- blication, les ditions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette rvision

16、et les parties prenantes des accords fonds sur la prsente Norme internationale sont invites rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des normes indiques ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Normes internationales en vigueur un moment donn. ISO 77

17、2:1988, Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Vocabulaire et symboles. ISO 1 IOO-2:1982, Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Partie 2: Dterminaiion de la relation hauteur-dbit. ISO 437311979, Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Appareils de m

18、esure du niveau de Ieaw ISO 51683978. Mesure de dbit des fluides - Calcul de lerreur limite sur une mesure de dbit. ISO 1070:1992(F) 3 Dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internatio- nale, les dfinitions donnes dans IISO 772 sappli- quent. 4 Principe de la mthode de mesurage Choisir un b

19、ief de mesurage dans lequel seront d- termines laire moyenne de la section mouille et la pente de la ligne deau. Dterminer alors la vi- tesse moyenne grce des formules empiriques connues qui relient la vitesse au rayon hydraulique, et corriger la pente de la ligne deau pour tenir compte de lnergie c

20、intique de lcoulement et des caractristiques du lit et des matriaux du lit. Calculer ensuite le dbit comme le produit de la vi- tesse moyenne par laire moyenne de la section mouille. 5 Choix et dlimitation de lemplacement 5.1 Reconnaissance pralable de lemplacement II est souhaitable de mesurer appr

21、oximativement, au cours dune reconnaissance pralable, la Iar- geur, la profondeur et la pente de la ligne deau, de manire vrifier que lemplacement rpond aussi bien que possible aux conditions indiques en 5.2 et 5.3. Ces rnesurages ne sont faits qu titre dindi- cation. 5.2 Choix de lemplacement 5.2.1

22、 La rivire ne doit pas avoir de tendance pro- gressive affouiller ou dposer des sdiments. 52.2 Autant que possible le bief doit tre droit et ne doit pas contenir de courbures significatives ni de mandres. Le lit ne doit pas prsenter, dans le bief de mesurage, de changements de pente abrupts comme ce

23、la peut se produire dans les chenaux lit rocheux. La section transversale doit tre uniforme et libre dobstacles dans tout le bief. II est prfrable que la vgtation soit rduite au minimum et rpartie aussi uniformment que possi- ble le long du bief. 52.3 Le matriau du lit doit tre de la mme nature tout

24、 le long du bief. 52.4 Partout o cest possible, la longueur du bief doit tre telle que la diffrence entre les niveaux deau aux Iimnimtres amont et aval soit au moins dix fois lincertitude sur cette diffrence. Lorsque lincertitude sur la mesure du niveau deau cha- que limnimtre est la mme, la distanc

25、e entre les limnimtres doit tre suffisante pour que la dnivellation soit au moins vingt fois lincertitude sur la mesure du niveau deau sur un Iimnimtre. 52.5 Lcoulement dans le bief doit tre exempt de perturbations notables dues des affluents. 5.2.6 Lcoulement dans le chenal doit rester dans des lim

26、ites dtermines. Dans la mesure du possi- ble, il faut viter les biefs o existent des cou- lements dans le lit majeur. Si cela est invitable, on doit rechercher un bief o ne se produisent pas des coulements trs peu profonds travers la plaine inondable. Des calculs supplmentaires seront n- anmoins nce

27、ssaires pour dterminer le dbit. 5.2.7 II ne doit pas se produire dans le bief de transitions du rgime fluvial au rgime torrentiel ou inversement (mais voir 10.6). 5.2.8 II vaut mieux choisir un bief convergent quun bief divergent et viter les biefs prsentant des largissements trop rapides (voir 10.4

28、). 5.2.9 Les caractristiques physiques du bief doi- vent tre telles que le temps de propagation de lcoulement dans le bief puisse tre ngligeable. 5.3 Dmarcation de lemplacement Une fois Iernplacernent choisi, des sections trans- versales normales lcoulement doivent tre dfi- nies et repres sur les de

29、ux rives par des marquages visibles et facilement identifiables (voir aussi 9.1). Un limnimtre de rfrence li un sys- trne de nivellement normalis doit y tre fix (voit 6 1) . . Lemplacement doit tre surveill pour quil ne se produise pas de changements de nature physique qui le rendraient non conforme

30、 aux prescriptions ci-dessus. En cas de modification ne permettant pas de remettre le site en ltat, un nouvel emplacement doit tre choisi. 6 Dispositifs pour le mesurage de la pente 6.1 Llmnimtre de rfrence Le limnimtre de rfrence doit, si possible, tre si- tu dans un puits et tre de prfrence chelle

31、 verticale plutt qu chelle incline. Le Iimnimtre chelle verticale (ou le limnimtre chelle incli- ne) doit tre conforme IISO 4373. Les repres doivent tre nets et prcis et couvrir ltendue des niveaux mesurer. ISO 1070:1992(F) Le limnimtre de rfrence doit tre solidement fix, dans le cours deau, un supp

32、ort stable et rigide, et tre reli un repre de nivellement fixe ayant fait lobjet dun relev topographique prcis par rapport au systme national ou un autre systme normalis. 6.2 Limnigraphe Les limnigraphes (sils sont utiliss) doivent tre conformes IISO 4373. 6.3 Limnimtre niveau maximal Un limnimtre n

33、iveau maximal convient lorsque lon cherche seulement dterminer le niveau maximal atteint au cours dune crue. Les dbits de pointe peuvent tre calculs partir de deux ou plusieurs Iimnimtres disposs dans un bief du cours deau des emplacements permettant de d- finir les profils de section. 6.4 Dlaisss d

34、e crue La hauteur et la pente des dbits de crue peuvent tre dtermines partir des dlaisss de crue dissmins dans le bief de mesurage. Plusieurs ty- pes de repres existent: boulis des rives, ligne de dcapage, arrachement de vgtation sur les ar- bres, traces de boue, chouage darbres ou de buissons. Une

35、note dvaluation doit tre donne ces repres: excellent, bien, assez bien ou mdio- cre. Cette information sera utile pour interprter le profil et la pente de la ligne des hautes eaux. 7 Installation des limnimtres et relev des observations 7.1 Installation Les Iimnimtres doivent tre installs en trois s

36、ec- tions, au moins, sur chacune des rives, soit un total de six Iirnnimtres au moins. Les Iimnimtres doi- vent tre rattachs un systme de nivellement commun. 7.2 Relev des observations Les lectures sur les chelles doivent tre faites en vitant les erreurs de parallaxe. Pour chaque me- surage, le limn

37、imtre doit tre observ en perma- nence, pendant 2 min au moins ou pendant une priode complte doscillation si celle-ci dpasse 2 min; les lectures maximale et minimale doivent tre releves et leur moyenne calcule. Lorsque des limnigraphes sont utiliss, un obser- vateur doit vrifier lheure indique sur ch

38、aque limnigraphe avec celle dune horloge prcise avant et aprs la priode de mesurage, et aussi durant la priode de mesurage. Les appareils doivent tre relevs aussi frquemment que possible pour noter les changements significatifs du niveau intervenant pendant toute la priode de mesurage. 7.3 Autres ob

39、servations La date, lheure, les conditions mtorologiques (spcialement la vitesse et la direction du vent), la direction de lcoulement et ltat de la vgtation au moment du mesurage doivent tre nots. 8 Dtermination de la pente de la ligne deau 8.1 Dtermination de la pente de la ligne deau partir des re

40、levs des limnimtres La pente de la ligne deau est calcule partir des relevs des limnimtres aux deux extrmits du bief, le(s) Iimnimtre(s) intermdiaire(s) tant utilis(s) pour contrler si la pente est gale tout le long du bief. Les Iimnimtres doivent tre lus la plus petite division de lchelle. 8.2 Dter

41、mination de la pente de la ligne deau partir des dlaisss de crue Si lon ne dispose pas de Iirnnimtres prcis ou sils ont t mis hors dusage, une valuation de la pente au moment du niveau maximal peut tre obtenue par les dlaisss de crue rests sur les rives. Plu- sieurs repres fiables de dlaisss de crue

42、 doivent tre utiliss sur chaque rive pour dfinir le profil de lcoulement. Chaque repre doit tre dfini par sa position sur un profil en long et les repres devront tre relis par une courbe donnant une reprsen- tation visuelle du profil des hautes eaux. Un tel trac permet de distinguer facilement les i

43、rrgularits de profil, ce qui aidera linterprtation du profil des hautes eaux et de la pente de la ligne deau. 9 Sections mouilles 9.1 Nombre de sections Dans le bief de mesurage choisi, il est souhaitable dutiliser au moins trois sections, qui doivent tre nettement repres sur les rives par des pilie

44、rs de maconnerie ou des marques faciles identifier. Les sections mouilles doivent tre numrotes comme suit: 1 pour la section la plus amont, 2 pour la sui- vante et ainsi de suite. ISO 1070:1992(F) 9.2 Mesurage des sections Un mesurage de laire de chacune des sections choisies doit tre fait pour chaq

45、ue estimation de dbit, au moment o les Iimnimtres sont relevs ou le plus prs possible de ce moment. II est sou- vent impossible de mesurer la section pendant la crue, et par consquent, une erreur peut tre intro- duite, provenant dune modification non observe et temporaire de la section. Cependant, s

46、i la section est stable, il suffira de dterminer les sections mouilles avant et aprs les crues. Trois profils de section doivent tre observs avant et aprs la crue, sil existe une diffrence de vitesses aux deux ex- trmits du bief. Si, pour une raison quelconque, il nest pas possible de mesurer plus d

47、une section, seule celle du milieu sera retenue. 10 Calcul du dbit pour des sections non uniformes et composites Le dbit dun cours deau dans un bief donn doit tre calcul par la formule suivante: Q = KS”* . . . (1) o Q est le dbit; K est la dbitante; S est la pente. 10.1 Calcul de la dbitante 10.1.1 Section non uniforme Lorsque le bief prsente un chenal unique mais de section non uniforme entre les sections 1 et 2 (le bief peut tre convergent ou lgrement divergent), il faut calcu