ISO/DIS 1100-1

Hydrometry -- Measurement of liquid flow in open channels

Hydrométrie -- Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 1100-1
ISO/TC 113/SC 1 Secretariat: BIS
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2011-11-03 2012-04-03

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION  МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ  ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Hydrometry — Measurement of liquid flow in open channels —
Part 1:
Guidelines for selection, establishment and operation of a
gauging station
Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts —

Partie 1: Lignes directrices pour la sélection, l'établissement et l'exploitation d'une station hydrométrique

[Revision of second edition (ISO 1100-1:1996) and ISO/TR 8363:1997]
ICS 17.120.20
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This draft has been developed within the International Organization for Standardization (ISO), and

processed under the ISO-lead mode of collaboration as defined in the Vienna Agreement.

This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member bodies for a parallel

five-month enquiry.

Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments received, will be

submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and formal vote in CEN.

To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee

secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at

publication stage.

Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du

secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au

Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.

THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE

REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.

IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,

DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME

STANDARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.

RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH

THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.
© International Organization for Standardization, 2011
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ISO/DIS 1100-1
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This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted

under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it may be

reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,

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ISO/DIS 1100-1
Contents Page

Foreword........................................................................................................................................... iv

1 Scope...................................................................................................................................... 1

2 Normative references............................................................................................................ 1

3 Definitions.............................................................................................................................. 2

4 Units of measurement........................................................................................................... 3

5 General requirements and considerations ......................................................................... 3

6 Waterlevel (Stage) only gauging stations ........................................................................... 3

6.1 Preliminary survey and selection criteria ........................................................................... 3

6.2 Stage measurement and recording ..................................................................................... 4

7 Stage-discharge gauging stations....................................................................................... 6

7.1 Principle................................................................................................................................. 6

7.2 Main elements of a stage – discharge gauging station ..................................................... 6

8 Stage- discharge gauging stations using hydraulic structures........................................ 8

8.1 Principle................................................................................................................................. 8

8.2 Site selection......................................................................................................................... 8

8.3 Types of hydraulic structures ..............................................................................................8

9 Velocity-discharge gauging stations................................................................................... 9

9.1 Applications and types of instrument ................................................................................. 9

9.2 Site Selection......................................................................................................................... 9

9.3 Calibration............................................................................................................................ 10

9.4 Transit time (acoustic) method .......................................................................................... 10

9.5 Doppler................................................................................................................................. 11

9.6 Acoustic (echo) correlation velocity meters..................................................................... 11

9.7 Electromagnetic method (Full channel width coil)........................................................... 12

10 Measurement under difficult conditions ........................................................................... 12

10.1 Ice conditions...................................................................................................................... 12

10.2 Weed growth........................................................................................................................ 12

10.3 Extreme sedimentation conditions.................................................................................... 13

11 Operation and maintenance ............................................................................................... 13

11.1 Water level (Stage) only gauging stations ........................................................................ 13

11.2 Stage – discharge gauging stations .................................................................................. 13

11.3 Stage – discharge gauging stations using hydraulic structures.................................... 14

11.4 Velocity-discharge gauging stations................................................................................. 14

Annex 1 Applicable conditions for selection of discharge measurement method………….....15

Annex 2 Bibliography…………………………………………………………………………...…………18
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ISO/DIS 1100-1
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 1100-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 1, Velocity

Area Method.

This third edition of ISO 1100-1 cancels and replaces ISO 1100-1:1996 and ISO/TR 8363:1997, which have

been merged & technically revised.

ISO 1100 consists of the following parts, under the general title Hydrometry — Measurement of liquid flow in

open channels:

⎯ Part 1: Guidelines for selection, establishment and operation of a gauging station

⎯ Part 2: Determination of the stage – discharge relationship
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ISO/DIS 1100-1
Hydrometry — Measurement of liquid flow in open channels —
Part 1:
Guidelines for selection, establishment and operation of a
gauging station
1 Scope

1.1 This part of ISO 1100 gives guidelines for the establishment and operation of a gauging station

for the measurement of stage and/or discharge of a lake, reservoir, river or canal or other artificial

open channel. It also describes how a gauging station utilising one of the measurement methods

listed should be operated and maintained.

1.2 Requirements are specified for stage only measurement stations, stage – discharge stations

and direct discharge measurement stations in natural channels, as well as for stage discharge

stations with artificial structures. Additionally, some recommendations are given for measurements

under difficult conditions such as under ice conditions.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For

dated references, only the edition cited applies. For undated reference, the latest edition of the

referenced document (including any amendments) applies.

ISO 748:2007 Hydrometry -- Measurement of liquid flow in open channels using current-

meters or floats
ISO 772:2011 Hydrometry -- Vocabulary and symbols
ISO 1070:1992 Liquid flow measurement in open channels -- Slope-area method
ISO 1100-2:2010
Hydrometry -- Measurement of liquid flow in open channels -- Part 2:
Determination of the stage-discharge relationship
ISO 1438:2008 Hydrometry -- Open channel flow measurement using thin-plate weirs

ISO 2425: 2010 Hydrometry – Measurement of liquid flow in open channels under tidal

conditions

ISO 3846:2008 Hydrometry -- Open channel flow measurement using rectangular broad-

crested weirs

ISO 3847:1977 Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes -- End-

depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free
overfall

ISO 4359:1983 Liquid flow measurement in open channels -- Rectangular, trapezoidal and

U-shaped flumes

ISO 4360:2008 Hydrometry -- Open channel flow measurement using triangular profile

weirs

ISO 4362:1999 Hydrometric determinations -- Flow measurement in open channels using

structures -- Trapezoidal broad-crested weirs
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ISO/DIS 1100-1

ISO 4371:1984 Measurement of liquid flow in open channels by weirs and flumes -- End

depth method for estimation of flow in non-rectangular channels with a free
overfall (approximate method)
ISO 4373:2008 Hydrometry -- Water level measuring devices
ISO 4374:1990 Liquid flow measurement in open channels -- Round-nose horizontal
broad-crested weirs
ISO 4375:2000 Hydrometric determinations -- Cableway systems for stream gauging

ISO 4377:2002 Hydrometric determinations -- Flow measurement in open channels using

structures -- Flat-V weirs

ISO 6416:2004 Hydrometry -- Measurement of discharge by the ultrasonic (acoustic)

method
ISO 8333:1985 Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes -- V-
shaped broad-crested weirs

ISO 8368: 1999 Hydrometric determinations – Flow measurements in open channels using

structures – Guidelines for selection of structure
ISO 9213:2004 Measurement of total discharge in open channels -- Electromagnetic
method using a full-channel-width coil

ISO 9555-1:1994 Measurement of liquid flow in open channels -- Tracer dilution methods for

the measurement of steady flow -- Part 1: General

ISO 9555-3:1992 Measurement of liquid flow in open channels -- Tracer dilution methods for

the measurement of steady flow -- Part 3: Chemical tracers

ISO 9555-4:1992 Measurement of liquid flow in open channels -- Tracer dilution methods for

the measurement of steady flow -- Part 4: Fluorescent tracers

ISO 9826:1992 Measurement of liquid flow in open channels -- Parshall and SANIIRI

flumes
ISO 9827:1994 Measurement of liquid flow in open channels by weirs and flumes --
Streamlined triangular profile weirs
ISO 13550: 2002
Hydrometric determinations -- Flow measurements in open channels
using structures – Use of vertical underflow gates and radial gates
ISO 14139: 2000
Hydrometric determinations -- Flow measurements in open channels
using structures – Compound gauging structures

ISO 15769:2010 Hydrometry -- Guidelines for the application of acoustic velocity meters

using the Doppler and echo correlation methods
3 Definitions

For the purposes of this part of ISO 1100, the definitions and symbols given in ISO 772 apply.

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ISO/DIS 1100-1
4 Units of measurement

The units of measurement used in this part of ISO 1100 are SI units in accordance with the

appropriate parts of ISO 80000.
5 General requirements and considerations

Before commencing work on establishment and operation of a gauging station, the following

requirements should be identified:
a) The range of levels required to be measured;
b) The range of flows required to be measured;
c) The customer’s requirements for type of data;
d) The customer’s requirements for timeliness of data;
e) The allowable uncertainty in the results;
f) Other potential users of the data;
g) Life expectancy of the station;
h) Available budget.

In addition to the above requirements, other constraints should be identified including the following:

a) local environmental issues;
b) accessibility of the site under all conditions of flow;
c) availability of power and communication links;
d) stability of the watercourse embankments;
e) stability of the watercourse bed;

f) identification of any proposed hydraulic modifications planned for the future;

e.g. bridges, tunnels (including pipe crossings), harbours or piers.
g) potential of vandalism.
h) influence of submergence of the gauging site due to downstream impounding
structures (lakes, dams, weirs)
i) potential stream losses in karst areas
j) aquatic weed growth in the watercourse

Knowledge of the above requirements and local constraints will ensure the provision of appropriate

measurement and recording facilities as well as the adoption of an appropriate maintenance

philosophy.
6 Water level (Stage) only gauging stations
6.1 Preliminary survey and selection criteria

The site selected for determination of stage should be selected according to the purpose for

which the readings are required. Accessibility of the site and the availability of an observer if the

gauge is to be non-recording are important criteria as is the availability of an appropriate power

supply and data communication capabilities if the gauge is to be recording.

Gauges on lakes and reservoirs are normally located near the outlet, but should be located

sufficiently far away from the zone where an increase in velocity causes a drawdown in water level.

Gauges on large bodies of water should also be located so as to reduce the effect of strong winds

which may cause misleading data which may not be representative of the body of water being

measured. Hydraulic conditions (preferably a sufficiently long uniform stretch of water channel with

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ISO/DIS 1100-1

uniform bed topography) are an important factor in site selection in open channels, particularly

where water levels may later be used in the computation of discharge. To ensure repeatability of the

readings, ideally a bed or channel control shall be present, which itself should be stable and

sensitive to changes in the level of the water. (For the purpose of monitoring water levels e.g. for

flood warning purposes, this may not be a strict requirement).
6.1.1 Preliminary survey

A detailed examination of a large scale map of the area is required in the first instance; supported

by an aerial survey if necessary although these may not be cost effective. This may be necessary if

the area is not easily accessible by other means. Aerial surveys and or satellite imagery can be

used as a basis for selecting potential sites, which can then be evaluated more precisely by ground

reconnaissance. This will include a detailed visual examination. Enquiries should be made to

determine whether or not any plans exist for the modification of the river reach which would modify

the stream bed regime and would have an impact on the proposed gauging station.

Enquiries should also be made into any known past flow history including low water events, floods

and other high water events, existence of any overflow area leading to flow by-passing the site, and

very importantly, any knowledge of bed instability.

It may be appropriate to discuss any outline proposals at an early stage with the owners of the site

identified to ensure they are amenable to the proposed installation.

Surveys of channel geometry and flow velocity patterns using an Acoustic Doppler Current Profiler

may provide useful information.

Collection of data from hydrometric measurement stations is dominated by the use of telemetry;

availability and quality of methods of data transmission should be investigated.
6.1.2 Selection criteria

A list of potential sites shall be established with their advantages and disadvantages identified. Site

selection can then be made according to the criteria identified in 5 above. The establishment of the

gauge zero shall be chosen so as to avoid negative readings. Thus it shall be set well below the

level of the control feature. This zero point shall be correlated with a national datum through a station

benchmark and should be checked annually with respect to this benchmark. This will ensure that,

should loss or damage to the reference gauge occur, it can be replaced at exactly the same level.

The benchmark itself should be checked regularly in order to confirm that it still represents the

national datum. The frequency of such checks shall be dependent on local soil dynamics.

6.2 Stage measurement and recording
6.2.1 General

The reading of stage may be required as a single instantaneous measurement, as a short series of

instantaneous measurements or as a continuous or practically continuous record of the fluctuations

of stage. The basis of any of the above should include the installation of a vertical staff gauge, a

ramp gauge, or a wire-weight gauge.
6.2.2 Vertical staff gauge

A vertical staff gauge comprises a scale (normally 1 metre in length with graduations of 5 or 10 mm)

marked on or securely attached to a suitable and stable vertical surface. The gauge should be made

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ISO/DIS 1100-1

of material with a low coefficient of expansion. Where the range of measurement required exceeds

the capacity of a single vertical gauge, other gauges should be installed on the line of a cross-

section normal to the direction of flow. The scales on such a series of stepped staff gauges should

overlap by not less than 15 cm in order to safeguard continuity of readings and also to confirm their

consistency with each other.
6.2.3 Ramp or inclined gauge

A ramp or inclined gauge consists of a scale marked on or securely attached to a suitable and

stable inclined surface, which conforms closely to the contour of the river bank. The gauge should

be made of material with a low coefficient of expansion. Throughout its length the gauge may lie on

one continuous slope or may be a compound of two or more slopes. The gauge should lie on a line

of a cross-section normal to the direction of flow.
6.2.4 Wire or tape weight gauge

A wire or tape weight gauge consists of a weight which is manually lowered until the weight touches

the surface of the water. The wire or tape may be wound on a drum attached to a winding

mechanism or it may be a hand reel. The wire or tape gauge can be equipped with electrical

contacts to improve measurements, when there is a large vertical distance between the measuring

point and the water surface.
6.2.5 Other methods

It may be appropriate in some cases to use alternative methods for single or continuous

determinations of water level. Such methods, including maximum level gauges, are described in

ISO 4373:2008.
6.2.6 Stage recording

Customer requirements shall dictate the method of recording stage. It may be that a single record of

stage taken daily and read manually will suffice in which case a suitable person to do this work

should be identified.

It is more common to provide a continuous record of stage utilising water level sensors, such as

floats, pressure transducers, and echo sounders, interfaced with a digital recorder (logger or

telemetry) or analogue recorder (chart). Details of such systems, including the use of stilling wells,

can be found in ISO 4373: 2008.

When a recorder is used, visits by the observer should be made from time to time to ensure

satisfactory performance of the sensor and recorder. It is recommended that the observer notes the

time and date of such checks along with the staff gauge and recorder values. It is essential that the

staff gauge itself is maintained in such a way as to be safely accessible and directly legible to the

observer.

Comments on the state of the channel, river banks, presence of any obstruction, prevailing flow

conditions, etc. should also be noted.

The frequency of such visits shall be subject to local rules but it is important that a site visit should

follow a major hydraulic event to confirm continued measurement and recording of data.

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ISO/DIS 1100-1
7 Stage-discharge gauging stations
7.1 Principle

When records of water level are to be used as a basis for computation of discharge, the relation

between water level and flow must be determined.

In a stable channel with an appropriate control feature which is stable and sensitive, a single relation

may exist between water level and discharge. In this case, the relation can be determined by taking

discharge measurements throughout the range of levels and flows required to be measured.

Several techniques are available for this purpose including, but not limited to, current meter gauging

and float gauging (ISO 748), dilution gauging (ISO 9555-1, ISO 9555-3, ISO 9555-4), transit time

acoustic methods (ISO 6416), Doppler velocity meters (ISO 15769), electromagnetic current

meters (ISO/TS 15768) or acoustic Doppler current meters (ISO/TS 24154).

The frequency of any maintenance or operational performance shall be such that the accuracy and

timeliness of data provision meets the user's requirements.
7.2 Main elements of a stage – discharge gauging station
7.2.1 General

The main elements required for the purpose of determining discharge in a stream from water level

records are as follows:
a) a stage measuring device (see 6.2.1 above)
b) a stage sensing and recording device (see 6.2.6 above)
c) a control section or reach (see 7.2.2)
d) a section suitable for discharge measurements (see 7.1 and 7.2.3)
e) discharge measurements for defining a stage-discharge relation (see 7.2.4)
7.2.2 Control section or control reach

A control section or control reach of a channel is a natural or artificial section or reach whose

physical characteristics can be measured and used to determine the relationship between stage and

discharge.

In a control section any change in the stage downstream of the control does not affect the stage

upstream of the control. Whatever the discharge in the control section, a critical stage can be

determined.

It shall be stable, i.e. no change shall occur over time to its physical characteristics. Regular

inspection of the control section shall be carried out to ensure that no changes have taken place

which would alter the relationship between stage and discharge at this site.

More than one control section may be required for discharge measurement at one gauging station

particularly when the range of levels and flows is substantial. For example, under certain flow

conditions a downstream control reach may create a water level which submerges an upstream weir

which had been acting as a control.

The sensitivity of a control section or reach shall be such that any significant change in discharge

shall result in either a measurable change in stage (for control sections) or a measurable change in

stage at one extremity of the control reach.
6 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO/DIS 1100-1
7.2.3 Section suitable for discharge measurements

Regardless of the method of measurement, the discharge through the discharge measuring section

shall be the same as the discharge normal to the reference staff gauge, over the range of flows to

be measured. Different measuring sections or different methods of measurement may be used to

cover the range of flows required.

A full description of a site suitable for measurement of discharge using current meters or floats is

given in ISO 748. Site requirements for dilution gauging are given in ISO 9555 Parts 1, 3, and 4.

Site requirements for the application of acoustic transit time velocity measurement techniques are

given in ISO 6416. Site requirements for the application of acoustic velocity meters using the

Doppler and echo correlation techniques are given in ISO 15769. Site requirements for the

application of electromagnetic techniques are given in ISO 9213.
7.2.4 Discharge measurements

Discharge measurements using the above techniques shall be related to a stage reading taken at

the beginning and end of the discharge measurement and during the measurement if the stage is

changing rapidly or inconsistently. When sufficient numbers of discharge measurements have been

taken, a stage discharge relationship can be computed (see ISO 1100-2). Subsequent to the

formulation of this stage-discharge relationship, only occasional discharge measurements need be

taken at flows in the normal range to confirm the robustness of the relationship unless the site is

subject to shifting control conditions. Opportunities should be taken to carry out discharge

measurements in extreme events in order to extend the stage discharge relationship.

Discharge measurements made using the velocity-area methods can be performed using rotating-

rent meters, electromagnetic current meters, acoustic Doppler velocimeters, or acoustic

element cur

Doppler current profilers. These can be made by wading the stream or small river with the meter

mounted to a wading rod or by suspending the meter and a sounding weight from a bridge,

cableway (see ISO 4375) or stationary boat. Velocity-area methods using floats are another option

when the presence of floating debris or very turbulent conditions precludes the use of current

meters. Acoustic Doppler current profilers deployed from powerboats, remote-control boats, or

tethered rafts also can be used (see ISO/TS 24154). Tethered rafts typically are deployed from

bridges or cableways. Another variation of velocity area methods is the slope-area method, which is

typically used to compute flood discharge indirectly by surveying the cross-sectional properties and

water-surface profile after the flood (see ISO 1070). The applicable conditions for using the different

equipment and techniques are listed in Annex-1

Where a pre-surveyed cross-section is used for the purpose of discharge measurement, then the

section shall be checked following any major hydraulic events e.g. over and above a bank full flow.

7.2.5 Tracer dilution methods for measuring discharge

Dilution techniques using chemical or fluorescent tracers can be used in small and medium-sized

mountain stream, which do not have suitable reaches for making a discharge measurement using

velocity-area methods. See Annex-1 for applicable conditions.
© I
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 1100-1
ISO/TC 113/SC 1 Secrétariat: BIS
Début de vote Vote clos le
2011-11-03 2012-04-03

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION  МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ  ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux
découverts —
Partie 1:
Lignes directrices pour la sélection, l'établissement et
l'exploitation d'une station hydrométrique
Hydrometry — Measurement of liquid flow in open channels —

Part 1: Guidelines for selection, establishment and operation of a gauging station

[Révision de la deuxième édition (ISO 1100-1:1996) et de l'ISO/TR 8363:1997]
ICS 17.120.20
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN

Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et

soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l'ISO, tel que défini dans l'Accord de

Vienne.

Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l'ISO et aux comités

membres du CEN pour enquête de cinq mois.

En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations reçues, sera

soumis en parallèle à un vote d'approbation de deux mois au sein de l'ISO et à un vote formel au sein

du CEN.

Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du

secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au

Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.

To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee

secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at

publication stage.

CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE

PEUT ETRE CITE COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.

OUTRE LE FAIT D'ETRE EXAMINES POUR ETABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES A DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET

COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ETRE

CONSIDERES DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITE DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE REFERENCE DANS LA

REGLEMENTATION NATIONALE.

LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-

PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.

© Organisation Internationale de Normalisation, 2011
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Ce document de l'ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d'auteur de l'ISO.

Sauf autorisé par les lois en matière de droits d'auteur du pays utilisateur, aucune partie de ce projet ISO ne

peut être reproduite, enregistrée dans un système d'extraction ou transmise sous quelque forme que ce soit

et par aucun procédé électronique ou mécanique, y compris la photocopie, les enregistrements ou autres,

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Les demandes d'autorisation de reproduction doivent être envoyées à l'ISO à l'adresse ci-après ou au

comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
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Les contrevenants pourront être poursuivis.
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Sommaire Page

Avant-propos ......................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ..........................................................................................................................1

2 Références normatives.........................................................................................................................1

3 Définitions ..............................................................................................................................................3

4 Unités de mesure...................................................................................................................................3

5 Exigences et considérations d’ordre général ....................................................................................3

6 Stations hydrométriques de mesurage du niveau d’eau (hauteur) seulement...............................4

6.1 Étude préliminaire et critères de sélection.........................................................................................4

6.1.1 Étude préliminaire .................................................................................................................................4

6.1.2 Critères de sélection .............................................................................................................................5

6.2 Mesurage et enregistrement de la hauteur.........................................................................................5

6.2.1 Généralités .............................................................................................................................................5

6.2.2 Échelle limnimétrique verticale............................................................................................................5

6.2.3 Échelle limnimétrique inclinée.............................................................................................................5

6.2.4 Sonde limnimétrique visuelle à fil ou à ruban....................................................................................5

6.2.5 Autres méthodes ...................................................................................................................................5

6.2.6 Enregistrement de la hauteur...............................................................................................................6

7 Stations hydrométriques à relation hauteur-débit.............................................................................6

7.1 Principe ..................................................................................................................................................6

7.2 Principaux éléments d’une station hydrométrique à relation hauteur-débit ..................................6

7.2.1 Généralités .............................................................................................................................................6

7.2.2 Section de contrôle ou bief de contrôle..............................................................................................7

7.2.3 Section adaptée aux mesurages du débit...........................................................................................7

7.2.4 Mesurages du débit...............................................................................................................................7

7.2.5 Les méthodes de mesurage du débit par dilution de traceurs.........................................................8

8 Stations hydrométriques à relation hauteur-débit utilisant des ouvrages hydrauliques ..............8

8.1 Principe ..................................................................................................................................................8

8.2 Sélection du site....................................................................................................................................8

8.3 Types d’ouvrages hydrauliques ..........................................................................................................9

9 Stations hydrométriques à relation vitesse-débit............................................................................10

9.1 Applications et types d’instruments .................................................................................................10

9.2 Sélection du site..................................................................................................................................10

9.3 Étalonnage ...........................................................................................................................................11

9.4 Méthode ultrasonique (acoustique) de mesure du temps de transit .............................................11

9.5 Doppler .................................................................................................................................................11

9.6 Compteurs de vitesse ultrasoniques (acoustiques) à corrélation (d’échos)................................12

9.7 Méthode électromagnétique (bobine sur toute la largeur du canal)..............................................13

10 Mesurage dans des conditions difficiles ..........................................................................................13

10.1 En présence de glace..........................................................................................................................13

10.1.1 Puits de mesurage...............................................................................................................................13

10.1.2 Capteur de pression à diaphragme ...................................................................................................13

10.2 Croissance de mauvaises herbes......................................................................................................14

10.3 Conditions de sédimentation extrême ..............................................................................................14

11 Exploitation et maintenance...............................................................................................................14

11.1 Stations hydrométriques de mesurage du niveau d’eau (hauteur) seulement.............................14

11.2 Stations hydrométriques à relation hauteur-débit...........................................................................15

11.3 Stations hydrométriques à relation hauteur-débit utilisant des ouvrages hydrauliques ............15

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ISO/DIS 1100-1

11.4 Stations hydrométriques à relation vitesse-débit ...........................................................................16

Annexe A (informative) Conditions applicables pour la sélection d’une méthode de mesurage du

débit ..................................................................................................................................................... 17

Bibliographie .................................................................................................................................................... 21

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ISO/DIS 1100-1
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'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

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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 comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 1100-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie, sous-comité SC 1, Méthodes

d’exploration du champ de vitesses.

Cette troisième édition de l’ ISO 1100-1 annule et remplace l’ISO 1100-1:1996 et l’ISO/TR 8363:1997, qui ont

fait l'objet d'une révision technique.

L'ISO 1100 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Hydrométrie — Mesure de débit

des liquides dans les canaux découverts:

⎯ Partie 1: Lignes directrices pour la sélection, l'établissement et l'exploitation d'une station hydrométrique

⎯ Partie 2 : Détermination de la relation hauteur-débit
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ISO/DIS 1100-1
Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux
découverts —
Partie 1:
Lignes directrices pour la sélection, l'établissement et
l'exploitation d'une station hydrométrique
1 Domaine d'application

1.1 La présente partie de l’ISO 1100 donne des lignes directrices pour l’établissement et l’exploitation d’une

station hydrométrique destinée à la mesure de la hauteur et/ou du débit d’un lac, d’un réservoir, d’un cours

d’eau, d’un canal ou autre canal découvert artificiel. Elle décrit aussi la manière dont il convient d’exploiter et

de maintenir une station hydrométrique utilisant une des méthodes de mesurage citées.

1.2 Des exigences sont spécifiées pour les stations de mesurage de la hauteur seulement, les stations de

mesurage hauteur-débit et les stations de mesurage direct du débit dans des canaux naturels, et aussi pour

les stations de mesurage hauteur-débit avec des ouvrages artificiels. Des recommandations sont données, en

plus, pour les mesurages effectués dans des conditions difficiles, sous la glace par exemple.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 748:2007, Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de

débitmètres ou de flotteurs
ISO 772:2011, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles

ISO 1070:1992, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthode de la pente de la ligne

d'eau

ISO 1100-2:2010, Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts — Partie 2 :

Détermination de la relation hauteur-débit

ISO 1438:2008, Hydrométrie — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen de déversoirs à paroi

mince

ISO 2425: 2010, Hydrométrie — Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts dans des

conditions de marée

ISO 3846:2008, Hydrométrie — Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de

déversoirs rectangulaires à seuil épais

ISO 3847:1977, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de

canaux jaugeurs — Méthode d'évaluation du débit par détermination de la profondeur en bout des chenaux

rectangulaires à déversement dénoyé

ISO 4359:1983, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Canaux jaugeurs à col

rectangulaire, à col trapézoïdal et à col en U
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ISO/DIS 1100-1

ISO 4360:2008, Hydrométrie — Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de

déversoirs à profil triangulaire

ISO 4362:1999, Déterminations hydrométriques — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen de

structures — Déversoirs trapézoïdaux à seuil épais

ISO 4371:1984, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de

canaux jaugeurs — Méthode d'évaluation du débit par détermination de la profondeur en bout des chenaux

non rectangulaires à déversement dénoyé (méthode approximative)
ISO 4373:2008, Hydrométrie — Appareils de mesure du niveau de l'eau

ISO 4374:1990, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Déversoirs horizontaux à seuil

épais arrondi

ISO 4375:2000, Déterminations hydrométriques — Systèmes de suspension par câbles aériens pour le

jaugeage en rivière

ISO 4377:2002, Déterminations hydrométriques — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen de

structures — Déversoirs en V ouvert

ISO 6416:2004, Hydrométrie — Mesure du débit à l'aide de la méthode ultrasonique (acoustique)

ISO 8333:1985, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de

canaux jaugeurs — Déversoirs à seuil épais en V

ISO 8368: 1999, Déterminations hydrométriques — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen

de structures — Lignes directrices pour le choix des structures

ISO 9213:2004, Mesurage du débit total dans les canaux découverts — Méthode électromagnétique à l'aide

d'une bobine d'induction couvrant toute la largeur du chenal

ISO 9555-1:1994, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthodes de dilution en

régime permanent utilisant des traceurs — Partie 1 : Généralités

ISO 9555-3:1992, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthodes de dilution en

régime permanent utilisant des traceurs — Partie 3 : Traceurs chimiques

ISO 9555-4:1992, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthodes de dilution en

régime permanent utilisant des traceurs — Partie 4 : Traceurs fluorescents

ISO 9826:1992, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Canaux jaugeurs Parshall et

Saniiri

ISO 9827:1994, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de

canaux jaugeurs — Déversoirs carènes à seuil à profil triangulaire

ISO 13550: 2002, Déterminations hydrométriques — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen

de structures — Emploi de portes verticales à passage subaquatique

ISO 14139: 2000, Déterminations hydrométriques — Mesure de débit des liquides dans les canaux

découverts au moyen de structures — Structures de jaugeage hybrides

ISO 15769:2010, Hydrométrie — Lignes directrices pour l'application des compteurs acoustiques de vitesse

utilisant l'effet Doppler et la corrélation d'échos
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ISO/DIS 1100-1
3 Définitions

Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 1100, les définitions et symboles donnés dans l'ISO 772

s'appliquent.
4 Unités de mesure

Les unités de mesure utilisées dans la présente partie de l’ISO 1100 sont des unités SI conformes aux parties

correspondantes de l’ISO 80000.
5 Exigences et considérations d’ordre général

Avant de commencer les travaux d’établissement et d’exploitation d’une station hydrométrique, il convient

d’identifier les exigences suivantes :
a) la gamme des niveaux à mesurer ;
b) la gamme des écoulements à mesurer ;
c) les exigences du client concernant le type de données ;
d) les exigences du client concernant l’obtention en temps voulu des données ;
e) le niveau d’incertitude admissible des résultats ;
f) l’existence possible d’autres utilisateurs des données ;
g) la durée de vie prévue de la station ;
h) le budget disponible.

En plus des exigences énumérées ci-dessus, il convient d’identifier d’autres contraintes, parmi lesquelles :

a) les questions environnementales locales ;
b) l’accessibilité du site dans toutes les conditions d’écoulement ;
c) la disponibilité de liaisons d’énergie et de communication ;
d) la stabilité des endiguements du cours d’eau ;
e) la stabilité du lit du cours d’eau ;

f) l’identification de toute modification hydraulique proposée planifiée pour le futur ; par exemple, ponts,

tunnels (y compris passages de canalisations), ports ou piliers ;
g) le risque de vandalisme ;

h) l’influence de la submersion du site de la station hydrométrique due à des ouvrages de retenue en aval

(lacs, barrages, déversoirs) ;
i) la disparition potentielle du cours d’eau dans les zones karstiques ;
j) la croissance de mauvaises herbes aquatiques dans le cours d’eau.
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ISO/DIS 1100-1

La connaissance de ces exigences et de ces contraintes locales permettra de prévoir des équipements de

mesurage et d’enregistrement appropriés et d’adopter une politique de maintenance convenant à ceux-ci.

6 Stations hydrométriques de mesurage du niveau d’eau (hauteur) seulement
6.1 Étude préliminaire et critères de sélection

Il convient que le site retenu pour la détermination de la hauteur soit choisi en fonction de l’utilisation qui sera

faite des relevés. L’accessibilité du site et la présence d’un observateur si le limnimètre n’effectue aucun

enregistrement sont des critères importants, au même titre que la disponibilité d’une alimentation en énergie

et de moyens de communication de données appropriés si le limnimètre effectue des enregistrements.

Les limnimètres sur les lacs et les réservoirs sont normalement placés près de la sortie, mais il convient qu’ils

soient suffisamment éloignés de la zone où une augmentation de la vitesse provoque un abaissement du

niveau d’eau. Il convient que les limnimètres placés sur de grandes étendues d’eau soient partiellement à

l’abri des vents violents qui risquent d’être à l’origine de données trompeuses, non représentatives de

l’étendue d’eau mesurée. Les conditions hydrauliques (de préférence, une étendue d’eau suffisamment

longue et uniforme formant un canal, avec un lit à topographie uniforme) représentent un critère important de

sélection du site dans les canaux découverts, notamment lorsque les niveaux d’eau sont susceptibles d’être

utilisés ultérieurement pour calculer le débit. Pour garantir la répétabilité des relevés, un dispositif de contrôle

du lit ou du canal doit, dans l’idéal, être présent. Il convient que ce dispositif soit lui-même stable et sensible

aux variations du niveau d’eau. (Pour les mesures dont le but est la surveillance des niveaux d’eau, par

exemple à des fins d’annonce de crue, cette exigence peut prendre un caractère moins contraignant).

6.1.1 Étude préliminaire

Pour commencer, il est nécessaire de procéder à l’examen détaillé d’une carte à grande échelle de la zone,

complété le cas échéant par une observation aérienne, dont le rapport coût/efficacité n’est toutefois pas

garanti. Elle peut s’avérer nécessaire si la zone est difficilement accessible par d’autres moyens. Les

observations aériennes ou l’imagerie par satellite peuvent servir de base à la sélection de sites potentiels,

qu’une reconnaissance au sol, avec examen visuel détaillé de la zone, permet ensuite d’évaluer avec plus de

précision. Il convient de se renseigner pour déterminer s’il existe ou non des plans visant à modifier le bief, ce

qui entraînerait une modification du régime du cours d’eau et aurait un impact sur la station hydrométrique

proposée.

Il convient également de faire des recherches sur l’historique connu de l’écoulement, y compris les périodes

de faible niveau d’eau, les crues et autres périodes de niveau d’eau élevé, l’existence de toute zone de

débordement provoquant une déviation de l’écoulement par rapport au site et, très important, toute

connaissance sur l’instabilité du lit.

Il peut être utile de discuter des ébauches de propositions avec les propriétaires du site identifié, ceci à une

phase précoce du projet, afin de s’assurer de leur adhésion à l’installation proposée.

Des études de la géométrie du canal et des caractéristiques de vitesse d’écoulement au moyen d’un profileur

de courant acoustique à effet Doppler (ADCP) peuvent fournir des informations utiles.

La collecte de données des stations de mesure hydrométriques faisant essentiellement appel à la télémétrie,

il convient de se renseigner sur les méthodes de transmission de données disponibles et de s’assurer de leur

qualité.
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ISO/DIS 1100-1
6.1.2 Critères de sélection

Une liste des sites potentiels, recensant leurs avantages et leurs inconvénients, doit être établie. La sélection

d’un site peut alors avoir lieu, conformément aux critères identifiés à l’Article 5. La détermination du zéro doit

être choisie de façon à éviter les cotes négatives. Il doit donc être fixé bien en dessous du niveau du dispositif

de contrôle. Ce point zéro doit être corrélé à un niveau de référence national par le biais d’un repère de

nivellement de la station. Il convient de vérifier chaque année la corrélation du point zéro et du repère de

nivellement. Cette mesure permet de le replacer exactement au même niveau en cas de perte ou

d’endommagement du limnimètre de référence.

Il convient que le repère de nivellement lui-même fasse l’objet d’un contrôle régulier pour s’assurer qu’il

représente toujours le niveau de référence national. La fréquence de ces contrôles doit dépendre de la

dynamique des sols sur le site concerné.
6.2 Mesurage et enregistrement de la hauteur
6.2.1 Généralités

Le relevé de la hauteur peut être demandé sous trois formes : une mesure instantanée unique, une courte

série de mesures instantanées ou un enregistrement continu ou quasi-continu des variations de la hauteur.

Quel que soit le type de relevé, il convient d’installer, à la base, une échelle limnimétrique verticale, une

échelle limnimétrique inclinée ou une sonde à câble lesté.
6.2.2 Échelle limnimétrique verticale

Une échelle limnimétrique verticale comprend une échelle (mesurant normalement 1 m de long et graduée

tous les 5 mm ou tous les 10 mm), dessinée ou solidement fixée sur une surface verticale stable appropriée. Il

convient que le limnimètre soit fabriqué dans un matériau à faible coefficient de dilatation. Lorsque le domaine

de mesure requis dépasse la capacité d'une seule échelle limnimétrique verticale, il convient d’installer

d'autres échelles limnimétriques dans l'axe d'une section perpendiculaire à la direction de l'écoulement. Il

convient que les échelles d’une telle série d’échelles limnimétriques verticales en gradins se chevauchent sur

au moins 15 cm afin d’assurer la continuité des relevés et de confirmer leur cohérence.

6.2.3 Échelle limnimétrique inclinée

Une échelle limnimétrique inclinée est constituée d'une échelle dessinée ou solidement fixée sur une surface

inclinée stable appropriée, qui épouse étroitement le profil de la berge du cours d'eau. Il convient que le

limnimètre soit fabriqué dans un matériau à faible coefficient de dilatation. L'échelle limnimétrique peut suivre

une seule pente continue sur toute sa longueur ou être composée de plusieurs pentes. Il convient que

l'échelle limnimétrique se situe dans l'axe d'une section perpendiculaire à la direction de l'écoulement.

6.2.4 Sonde limnimétrique visuelle à fil ou à ruban

Une sonde limnimétrique visuelle à fil ou à ruban comporte un poids qui est abaissé manuellement jusqu'à ce

qu'il touche la surface de l'eau. Le fil ou le ruban peut être enroulé sur un tambour relié à un mécanisme

d'enroulement ou peut être enroulé sur un dévidoir manuel. Le fil ou le ruban peut être muni de contacts

électriques pour améliorer les mesures lorsqu’il existe une distance verticale importante entre le point de

mesurage et la surface de l’eau.
6.2.5 Autres méthodes

Il peut s’avérer utile dans certains cas d’utiliser d’autres méthodes de détermination ponctuelle ou continue du

niveau d’eau. Ces méthodes, y compris les limnimètres à maximum, sont décrites dans l’ISO 4373:2008.

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ISO/DIS 1100-1
6.2.6 Enregistrement de la hauteur

Les exigences du client doivent dicter la méthode d’enregistrement de la hauteur. Un enregistrement

quotidien unique de la hauteur, lue manuellement, peut s’avérer suffisant, auquel cas il convient d’identifier

une personne qualifiée pour effectuer ce travail.

Il est plus courant de fournir un enregistrement continu de la hauteur en utilisant des capteurs de niveau

d’eau, tels des flotteurs, des transducteurs de pression et des sondeurs à écho interfacés avec un limnigraphe

numérique (enregistreur chronologique de données ou appareil de télémétrie) ou un limnigraphe analogique

(tracé continu). La description détaillée de ces systèmes, y compris l’utilisation de puits de mesurage, se

trouve dans l’ISO 4373:2008.

Lorsqu’un limnigraphe est utilisé, il convient que l’observateur l’inspecte de temps en temps pour s’assurer du

bon fonctionnement du capteur et de l’appareil. Il est recommandé que l’observateur note la date et l’heure de

ces vérifications, en même temps que les valeurs de l’échelle limnimétrique verticale et du limnigraphe. Il est

essentiel d’assurer l’entretien de l’échelle limnimétrique elle-même pour que l’observateur puisse y accéder

en toute sécurité et en effectuer directement la lecture.

Il convient de noter également les commentaires concernant l’état du canal, des berges du cours d’eau, la

présence d’obstacles éventuels, les conditions d’écoulement dominantes, etc.

La fréquence de ces visites doit répondre aux impératifs locaux mais il est important que tout événement

hydraulique majeur soit suivi d’une visite du site afin de confirmer la continuité des mesures et de

l’enregi
...