ISO 25377:2020
(Main)Hydrometric uncertainty guidance (HUG)
Hydrometric uncertainty guidance (HUG)
This document provides an understanding of the nature of measurement uncertainty and its significance in estimating the "quality" of a measurement or a determination in hydrometry. This document is applicable to flow measurements in natural and man-made channels. Rainfall measurements are not covered.
Lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie
Le présent document fournit une compréhension de la nature de l'incertitude de mesure et son importance pour l'estimation de la «qualité» d'une mesure ou d'une détermination dans le domaine de l'hydrométrie. Il s'applique aux mesures d'écoulement dans les chenaux naturels et artificiels. Il ne s'applique pas aux mesures de précipitations.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25377
First edition
2020-12
Hydrometric uncertainty guidance
(HUG)
Lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie
Reference number
ISO 25377:2020(E)
©
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 1
5 ISO/IEC Guide 98-3 (GUM) — Basic definitions and rules . 3
5.1 General . 3
5.2 Uncertainty of sets of measurements . 3
5.3 Random and systematic effects . 4
5.4 Uncertainty models — Probability distributions . 5
5.5 Combining uncertainties — Law of propagation of uncertainties . 5
5.6 Expressing results . 6
6 Open channel flow — Velocity area methods . 6
6.1 General . 6
6.2 Mean velocity, V . 7
x
6.3 Velocity-area method for discharge calculation . 8
6.4 Measurement of velocity . 9
6.5 Uncertainty associated with the velocity-area method . 9
6.5.1 General. 9
6.5.2 Random and systematic effects .11
**
6.6 Integration uncertainties uF ,uF .11
()
()
yz
6.6.1 General.11
6.6.2 Vertical scanning uncertainties .11
6.6.3 Horizontal scanning uncertainties .12
6.7 Perimeter flow uncertainties, uQ .12
()
p
7 Open channel flow — Critical depth methods .13
7.1 General .13
7.2 Head and geometry determination .13
7.3 Iterative calculation .14
7.4 Evaluating uncertainty .14
8 Dilution methods .15
8.1 General .15
8.2 Continuous feed .15
8.3 Transient mass .17
9 Hydrometric instrumentation .18
9.1 Performance specifications .18
9.2 Validity of uncertainty statements .18
9.3 Manufacturer’s specifications .19
9.4 Performance guide for hydrometric equipment for use in technical standard examples.20
10 Guide for the drafting of uncertainty clauses in hydrometric standards .21
10.1 General .21
10.2 Equipment, methods and measurement systems .21
10.2.1 General.21
10.2.2 Equipment .21
10.2.3 Methods .21
10.2.4 Systems .22
© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
11 Examples .22
11.1 General .22
11.2 Uncertainty in water level measurement .22
11.2.1 Example 1: Float/shaft encoder sensor installed in stilling well at gauging
station.22
11.2.2 Example 2: Pressure transmitter installed in tube .23
11.3 Uncertainty in flow measurement using flow measurement structures .23
11.4 Uncertainty in flow measurement by current meter .26
Annex A (informative) Introduction to hydrometric uncertainty .31
Annex B (informative) Introduction to Monte Carlo Simulation (MCS) .48
Annex C (informative) Interpolated Variance Estimation (IVE) method .53
Annex D (informative) Performance guide for hydrometric equipment for use in technical
standard examples .57
Annex E (informative) Uncertainty analysis of stage-discharge relation .60
Annex F (informative) Measurement of velocity .64
Bibliography .69
iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
Introduction
The management of a natural environment requires knowledge, by measurement, of what is happening.
Only then can effective action be taken and the effectiveness of the action assessed. Much depends on
the quality of the knowledge itself.
The quality of measurable knowledge is stated in terms of measurement uncertainty. The
internationally agreed method for assessing measurement quality is the guide to the estimation of
uncertainty in measurement (GUM). Without this uniformity of measurement standards, equitable
sharing of the environment is not possible and international obligations to care for the environment
would be weakened.
The essential purpose of the GUM is for a statement of the quality of a measurement result to be
presented with all measurements described in technical standards. Without this, no two measurements
can be compared, or standards set. Whereas the GUM is a reference document serving the universal
requirements of metrology, the Hydrometric uncertainty guidance (HUG) document is specific to
hydrometry, i.e. to the measurement of the components of the hydrological cycle. It borrows from
the GUM the methods that are the most applicable to hydrometry and applies them to techniques and
equipment used in hydrometry.
In the past, error analysis has provided an indication of measurement quality, but such statements
cannot properly convey the quality of the result because it presupposes knowledge of a true, error-free,
value against which the measured result can be compared. The true value can never be known and
uncertainty remains. For this reason, the GUM uses the concept of uncertainty and uses it for all stages
and components of the measurement process. This ensures consistency.
The GUM defines standard uncertainty of a result as being equivalent to a standard deviation. This can
be the standard deviation of a set of measured values or of probable values. This is broadly similar to the
approach used in error analysis that preceded the uncertainty technique. However, the GUM provides
additional methods of estimating uncertainty based on probability models. The two approaches are
equivalent, but uncertainty requires only a knowledge or estimate of the dispersion of measurement
about its mean value, and not the existence of a true value. It is assumed that a careful evaluation of the
components of measurement uncertainty brings the mean value close to a probable true value, at least
well within its margin of uncertainty.
In more general terms, uncertainty is a parameter that characterizes the dispersion of measurable
values that can be attributed to their mean value.
By treating standard deviations and probability models as if they approximated to Gaussian (or normal)
distributions, the GUM provides a formal methodology for combining components of uncertainty in
measurement systems where several input variables combine to determine the result.
Within this formal framework, the GUM can be consistently applied to a range of applications and,
thereby, be used to make meaningful comparisons of results.
The HUG seeks to promote an understanding of the nature of measurement uncertainty and its
significance in estimating the ‘quality’ of a measurement or a determination in hydrometry.
Hydrometry is principally concerned with the determination of flow in rivers and man-made channels.
This includes:
— environmental hydrometry, i.e. the determination of the flow of natural waters (largely concerned
with hydrometric networks, water supply and flood protection);
— industrial hydrometry, i.e. the determination of flows within industrial plants and discharges into
the natural environment (largely concerned with environment protection and also irrigation).
Both are the subject of international treaties and undertakings. For this reason, measured data is
intended to conform to the GUM to assure that results can be compared.
vi © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
Hydrometry is also concerned with the determination of rainfall, the movement/diffusion of
groundwater and the transport by water flow of sediments and solids. This version of the HUG is
concerned with flow determination only.
The results from hydrometry are used by other disciplines to regulate and manage the environment.
If knowledge is required of biomass, sedimentary material, toxins, etc., the concentration of these
components is determined and their uncertainty estimated. The uncertainty of mass-load can then be
determined from the uncertainty of flow determination. The components of this calculation are made
compatible through compliance with the GUM.
For practitioners of hydrometry and for engineers, the GUM is not a simple document to refer to. The
document has been drafted to provide a legal framework for professional metrologists with a working
knowledge of statistical methods and their mathematical representation. A helpful document, see
Reference [2], is an abbreviated version of the GUM written to be more accessible to engineers and to
specialists in fields other than metrology.
The HUG, although simplifying the concepts, in no way conflicts with the principles and methods
of the GUM. Accordingly, the HUG interprets the GUM to apply its requirements to hydrometry in a
practical way, and, hopefully, in a way accessible to engineers and those responsible for managing the
environment.
In addition, the HUG introduces and develops the Monte Carlo Simulation, a complementary technique,
which has benefits for hydrometry, insomuch as complex measurement systems can be represented
realistically.
The HUG summarizes basic hydrometric methods defined in various technical standards. The
HUG develops uncertainty estimation formulae from the GUM for these basic methods. The basic
hydrometric methods described in the HUG might not be identical to those recited in the published
technical standards. In such cases, the methods described in these standards are to be taken as
authoritative. However, clauses in technical standards that concern uncertainty should be adapted to
be in accordance with the HUG.
NOTE 1 There is no unified definition of space coordinates within the hydrometric standards. The textbook
conventional axes are adopted in this document when describing open channel flow: the x axis being horizontal
and positive in the mean flow direction, the y axis being orthogonal to the x axis in the horizontal plane and the z
axis being vertical positive.
NOTE 2 For a complete appreciation of the scope of definitions used in measurement uncertainty, the reader is
[1] [2]
referred to the GUM or to NIST Technical Note 1297 .
© ISO 2020 – All rights reserved vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25377:2020(E)
Hydrometric uncertainty guidance (HUG)
1 Scope
This document provides an understanding of the nature of measurement uncertainty and its
significance in estimating the "quality" of a measurement or a determination in hydrometry.
This document is applicable to flow measurements in natural and man-made channels. Rainfall
measurements are not covered.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 772 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Symbols
Symbols Explanations Units
b
α coefficient representing the effects of non-uniform energy (velocity)
in a channel
angles between boat axes and the x axis rad
γγ,,γ
xx xy xz
a
σ standard deviation
a
ΔΔ′′xy, dispersion of measurement from the mean value of the set of x,y
measurements for a symmetric distribution:
′
Δ xx=−05,,()x etc.
maxmin
a
+− ± dispersion about the mean value, x , for an asymmetric distribution
ΔΔ′′xx,
of measurements where
+−
ΔΔ′xx=−xxand ′ =−xx
() ()
maxmin
a
Δ
small difference in a measured quantity ΔΔQh,,ΔT ,etc.
ΔΔyz,
notional small distances in the y and z directions at a cross-section m
in the channel
Dc in the dilution method, the downstream mixed change (c − c ) mg/l
2 m b
of concentration of the tracer
2
A, A(z), A(h) cross-section area (in the y, z plane) of the flow m
a Dimensional order depends on its meaning in context.
b Non-dimensional quantity.
© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
Symbols Explanations Units
B channel width m
b contracted channel width or flume throat width m
c dilution method, the background concentration of tracer mg/l
b
c dilution method, the feed concentration of tracer mg/l
T
c dilution method, the downstream mixed concentration of the tracer mg/l
m
b
C discharge coefficient
b
C velocity coefficient
v
a
d deviation of a measurement (the ith measurement of a series)
i
from the mean value of that series
E datum elevation of a range measuring device m
a
f(h) general function of parameter h
b
F , F multiplying factors to be applied to the summation of velocity-area
x y
elements to account for the approximation of a summation process
to a true integration of continuously varying parameters
2
g gravitation acceleration m/s
h head of water relative to a defined datum level in the channel m
H total head relative to a defined datum level in the channel m
a
i,j indices of a count i = 1 to n, or j = 1 to m of a series
b
J false measurement detection factor
b
K constant of a flow determination formula for a weir or flume
b
k , k constants for the determination of flow by the dilution method
1 2
M dilution method, the mass of tracer introduced into the stream g
b
n exponent of a flow determination formula for a weir or flume
a
n, m number of measurement in a series
b
p(x) probability function
3
Q flow m /s
3
Q estimated flow passing close to boundaries or any region where m /s
p
measurement cannot be determined by the primary means
3
Q dilution method, the flow of tracer into the stream m /s
T
a
S sampling standard deviation of a set of measurements
b
t factor to be applied to small numbers of samples to enable the standard
e
deviation to be representative of large numbers of samples (see Annex A)
t , t in the dilution method, the interval during which a change in concentra- s
1 2
tion is detectable
T absolute temperature, in Kelvin °C
T Grubbs’ test parameter °C
n
a
U(x), u( y) uncertainty of measured variables x, y, etc.
a
u (p), u (q) the combined uncertainty of determined results p, q, etc.
c c
a
*
the percentage uncertainty of a measurement of any quantity x
ux
()
a
U measurement uncertainty expanded to the 95 % level of confidence
95
mean velocity through a yx plane intersecting a channel cross-section of m/s
V
x
the channel
velocity in the x direction at point y, z in the channel m/s
Vy,z
()
x
water velocity vector relative to channel m/s
V
a Dimensional order depends on its meaning in context.
b Non-dimensional quantity.
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
Symbols Explanations Units
boat velocity vector relative to the channel m/s
V
b
water velocity vector relative to boat m/s
′
V
water velocity components relative to boat along boat coordinate axes m/s
′′ ′
VV,,V
xy z
components of boat velocity relative the boat axes m/s
′′ ′
VV,,V
bx by bz
angles between boat axes and the channel x axis rad
γγ,,γ
xx xy xz
x,y,z channel coordinates m
x’,y’,z’ boat coordinates m
a
x,y measurable variables
a Dimensional order depends on its meaning in context.
b Non-dimensional quantity.
In this document, the term “uncertainty” refers to measurement uncertainty and the following formulae
are used to signify
n
— a sum of n values of x xx++xx++. .xx= ;
12 3 in ∑ i′
i=1
df
— a difference, df ()x in the function, fx() , due to a small change, Δx in the value x df ()x =Δx ;
dx
x
n
— a value of an integral, F, of a function, fx() , between, x =x , and x = x Ff= ()xdx.
1 n
∫
x
1
5 ISO/IEC Guide 98-3 (GUM) — Basic definitions and rules
5.1 General
This clause summarizes the methods described in the GUM for the expression of uncertainty in
measurement. For a general introduction to measurement uncertainty, refer to Annex A.
5.2 Uncertainty of sets of measurements
The GUM describes measurement uncertainty as a value that characterizes the dispersion of
measurements that could reasonably be attributed to the result. The GUM goes on to define standard
uncertainty as uncertainty expressed as a standard deviation, s.
From this definition, it follows that uncertainty only deals with the natural spreading in a series of
measurement results. It should, therefore, be emphasized that uncertainty does not describe any
constant (systematic) deviations of these measurements from the true value. The difference between
random and systematic effects is further elaborated upon in 5.3.
So, for a set of n measurements, uncertainty is related to the difference between each measured value,
x , from the average value, x of the set. The standard deviation, and hence the uncertainty, ux() is:
i
1
2 2 2 2
ux()==s xx− +−xx +−xx +−. xx
() () () ()
1 2 3 n
n−1
where component dx=− x is the deviation of the ith measurement, x , from the mean value, x .
ii i
© ISO 2020 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 25377:2020(E)
Or, more concisely:
n
1
2
ux()==s d (1)
∑ i
1
n−1
where dx=−x is the deviation of the ith measurement from the mean value, x shown as Formula (2):
ii
1 n
x= x (2)
∑
i
i=1
n
Formula (1) for the uncertainty of x only applies to steady, stationary stochastic processes, where the
mean value and the standard deviation of the sampled process remain unchanged during the whole
measurement process.
The uncertainty of the mean value, ux decreases as the number of measurements, n, increases. The
()
GUM relationship for this is shown as Formula (3):
1
ux()= ux() (3)
n
It should be noted that Formula (3) applies only for uncorrelated measurements, which means that
there is no mutual relationship or connection among these measurements.
5.3 Random and systematic effects
Formula (3) applies only to the random variations of the measured quantity. This random effect is
determined from the measured data and, as such, is evaluated after a set of measurements have been
taken. Random effects can be determined from analysis of the historic data or by the instrumentation
itself if it is designed to analyse the data in real time. Random effects diminish the uncertainty in the
1
average value of a set of
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 25377
Première édition
2020-12
Lignes directrices relatives à
l'incertitude en hydrométrie
Hydrometric uncertainty guidance (HUG)
Numéro de référence
ISO 25377:2020(F)
©
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 1
5 Guide ISO/IEC 98-3 (GUM) — Définitions et règles fondamentales .3
5.1 Généralités . 3
5.2 Incertitude des ensembles de mesures . 3
5.3 Effets aléatoires et systématiques . 4
5.4 Modèles d'incertitude — Distributions de probabilités. 5
5.5 Composition des incertitudes — Loi de propagation des incertitudes . 5
5.6 Expression des résultats . 6
6 Écoulement à surface libre — Méthodes par exploration du champ des vitesses .7
6.1 Généralités . 7
6.2 Vitesse moyenne, V . 8
x
6.3 Méthode d'exploration du champ des vitesses pour le calcul du débit . 9
6.4 Mesure de la vitesse.10
6.5 Incertitude associée à la méthode d'exploration du champ des vitesses .10
6.5.1 Généralités .10
6.5.2 Effets aléatoires et systématiques .12
**
6.6 Incertitudes relatives à l'intégration uF ,uF .12
()
()
yz
6.6.1 Généralités .12
6.6.2 Incertitudes relatives au balayage vertical .12
6.6.3 Incertitudes relatives au balayage horizontal .13
6.7 Incertitudes relatives à l'écoulement périphérique, uQ .13
()
p
7 Écoulement à surface libre — Méthode de la profondeur critique.14
7.1 Généralités .14
7.2 Détermination de la charge et de la géométrie .14
7.3 Calcul itératif .15
7.4 Évaluation de l'incertitude .16
8 Méthodes par dilution .16
8.1 Généralités .16
8.2 Alimentation en continu .17
8.3 Masse transitoire .18
9 Instrumentation en hydrométrie .19
9.1 Spécifications des performances .19
9.2 Validité des déclarations d'incertitude .19
9.3 Spécifications du fabricant .20
9.4 Guide de performances des équipements hydrométriques utilisés dans les
exemples de normes techniques.21
10 Guide pour la rédaction des articles relatifs à l'incertitude dans les normes
hydrométriques .22
10.1 Généralités .22
10.2 Équipements, méthodes et systèmes de mesure .22
10.2.1 Généralités .22
10.2.2 Équipement .22
10.2.3 Méthodes .23
© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
10.2.4 Systèmes . . .23
11 Exemples .23
11.1 Généralités .23
11.2 Incertitude de mesure du niveau d'eau .23
11.2.1 Exemple 1: Capteur à flotteur/à encodeur installé dans un puits de
mesurage dans une station hydrométrique .23
11.2.2 Exemple 2: Transmetteur de pression monté dans un tube .24
11.3 Incertitude de mesure de l'écoulement avec des structures de mesurage de
l'écoulement .25
11.4 Incertitude de mesure du débit par un moulinet .27
Annexe A (informative) Introduction à l'incertitude en hydrométrie .33
Annexe B (informative) Introduction à la simulation de Monte-Carlo (MCS) .50
Annexe C (informative) Méthode d'estimation de la variance par interpolation (IVE) .55
Annexe D (informative) Guide de performances des équipements hydrométriques utilisés
dans les exemples de normes techniques .59
Annexe E (informative) Analyse de l'incertitude de la relation hauteur-débit .63
Annexe F (informative) Mesure de la vitesse .67
Bibliographie .72
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
© ISO 2020 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
Introduction
La gestion d'un environnement naturel suppose d'avoir une connaissance, par le biais de mesurages,
des événements qui se produisent. Ce n'est qu'alors que des mesures efficaces peuvent être prises et
que l'efficacité de ces mesures peut être évaluée. L'essentiel de l'efficacité obtenue dépend de la qualité
des connaissances proprement dites.
La qualité des connaissances mesurables est exprimée en termes d'incertitude de mesure. Le guide
pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM) est la méthode d'évaluation de la qualité de mesure
adoptée au niveau international. Sans cette uniformité de normes de mesure, il est impossible de
parvenir à un partage équitable de l'environnement; en outre, les obligations internationales en matière
de respect de l'environnement s'en trouveraient amoindries.
L'objet essentiel du GUM est d'accompagner toutes les mesures décrites dans les normes techniques
d'une déclaration de la qualité d'un résultat de mesure. À défaut, il serait impossible de comparer
deux mesures ou d'établir des étalons. Si le GUM est un document de référence couvrant les exigences
universelles de la métrologie, les lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie (HUG)
s'appliquent de façon spécifique à l'hydrométrie, c'est-à-dire au mesurage des composantes du cycle
hydrologique. Le présent document emprunte au GUM les méthodes qui s'appliquent le mieux à
l'hydrométrie et les applique aux techniques et équipements employés dans le domaine de l'hydrométrie.
Autrefois, une simple analyse des erreurs donnait une indication de la qualité de mesure, mais de
tels énoncés ne peuvent transmettre correctement la qualité du résultat, car ils présupposent la
connaissance d'une valeur vraie, exempte d'erreur, à laquelle le résultat mesuré peut être comparé. La
valeur vraie ne peut jamais être connue et une incertitude demeure. C'est pourquoi le GUM est fondé
sur le concept d'incertitude, qu'il utilise pour toutes les phases et toutes les composantes du processus
de mesure. Cela garantit une cohérence.
Le GUM définit l'incertitude-type d'un résultat comme étant équivalent à un écart-type. Il peut s'agir de
l'écart-type d'un ensemble de valeurs mesurées ou de valeurs probables. Cette approche est globalement
similaire à celle utilisée dans l'analyse des erreurs qui était utilisée avant le développement de la
technique de détermination de l'incertitude. Cependant, le GUM propose des méthodes supplémentaires
permettant d'estimer l'incertitude sur la base de modèles de probabilité. Les deux approches sont
équivalentes, mais l'incertitude suppose seulement de connaître ou d'estimer la dispersion du
mesurage autour de sa valeur moyenne, et non l'existence d'une valeur vraie. L'hypothèse retenue est
qu'une évaluation rigoureuse des composantes de l'incertitude de mesure permet d'obtenir une valeur
moyenne proche de la valeur vraie probable, ou tout du moins une valeur bien située dans sa marge
d'incertitude.
De façon plus générale, l'incertitude est un paramètre qui caractérise la dispersion de valeurs
mesurables qui peuvent être attribuées à leur valeur moyenne.
En considérant les écarts-types et les modèles de probabilité comme approchant les distributions
gaussiennes (ou normales), le GUM établit une méthodologie formelle pour combiner les composantes
de l'incertitude dans des systèmes de mesure où plusieurs variables d'entrée interviennent dans la
détermination du résultat.
Dans ce cadre formel, le GUM peut être appliqué de manière cohérente à une grande diversité
d'applications et, par conséquent, il peut être utilisé pour comparer des résultats de façon significative.
Le HUG cherche à promouvoir une compréhension de la nature de l'incertitude de mesure et son
importance pour l'estimation de la «qualité» d'une mesure ou d'une détermination dans le domaine de
l'hydrométrie.
L'hydrométrie est principalement axée sur la détermination de l'écoulement dans les rivières et les
chenaux artificiels. Cela inclut:
— l'hydrométrie environnementale, c'est-à-dire la détermination de l'écoulement des eaux naturelles
(qui concerne essentiellement les réseaux hydrométriques, l'alimentation en eau et la protection
contre les inondations);
vi © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
— l'hydrométrie industrielle, c'est-à-dire la détermination des écoulements dans les installations
industrielles et les rejets dans l'environnement naturel (qui concerne essentiellement la protection
de l'environnement et l'irrigation).
L'une et l'autre sont régies par des traités et engagements internationaux. Pour cette raison, il est
attendu que les données mesurées se conforment au GUM pour assurer la comparabilité des résultats.
L'hydrométrie concerne également la détermination des précipitations, le mouvement/la diffusion des
eaux souterraines et le transport de sédiments et de matières solides par l'écoulement de l'eau. Cette
version du HUG s'applique uniquement à la détermination de l'écoulement.
Les résultats de l'hydrométrie sont utilisés par d'autres disciplines pour la réglementation et la gestion
de l'environnement. Si des connaissances en matière de biomasse, de matières sédimentaires, de
toxines, etc. sont nécessaires, la concentration de ces composants est déterminée et leur incertitude
est estimée. L'incertitude de la charge de masse peut alors être déterminée à partir de l'incertitude de
la détermination de l'écoulement. La conformité au GUM garantit la compatibilité des éléments utilisés
pour ce calcul.
Pour les professionnels de l'hydrométrie et pour les ingénieurs, le GUM n'est pas un simple document de
référence. Le document a été rédigé pour fournir un cadre juridique aux professionnels de la métrologie
ayant une connaissance pratique des méthodes statistiques et de leur représentation mathématique.
Un document utile, voir Référence [2], condense le GUM pour le rendre plus accessible aux ingénieurs et
aux spécialistes intervenant dans d'autres domaines que la métrologie.
Le HUG, bien qu'il simplifie les concepts, ne contredit en rien les principes et méthodes du GUM. Par
conséquent, le HUG interprète le GUM pour appliquer de manière pratique ses exigences à l'hydrométrie,
et dans l'espoir qu'il soit accessible aux ingénieurs et aux personnes responsables de la gestion de
l'environnement.
De plus, le HUG introduit et développe la simulation de Monte-Carlo, une technique complémentaire
qui présente des avantages pour l'hydrométrie dans la mesure où des systèmes de mesure complexes
peuvent être représentés de façon réaliste.
Le HUG synthétise les méthodes hydrométriques de base définies dans différentes normes techniques.
Le HUG s'inspire du GUM pour établir des formules d'estimation de l'incertitude pour ces méthodes de
base. Les méthodes hydrométriques de base décrites dans le HUG peuvent différer de celles présentées
dans les normes techniques publiées. Dans ces cas de figure, les méthodes décrites dans ces normes ne
font pas autorité. Il convient en revanche d'adapter les paragraphes et articles des normes techniques
relatifs à l'incertitude de manière qu'ils soient conformes au HUG.
NOTE 1 Les normes hydrométriques ne donnent aucune définition unifiée des coordonnées spatiales. Le
présent document adopte les axes conventionnels du manuel pour décrire l'écoulement à surface libre: l'axe x
étant horizontal et positif dans la direction moyenne d'écoulement, l'axe y étant orthogonal à l'axe x dans le plan
horizontal et l'axe z étant vertical et positif.
NOTE 2 Pour une appréciation complète du domaine d'application des définitions utilisées dans l'incertitude
[1] [2]
de mesure, le lecteur est invité à se référer au GUM ou à la Note technique 1297 du NIST.
© ISO 2020 – Tous droits réservés vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 25377:2020(F)
Lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie
1 Domaine d'application
Le présent document fournit une compréhension de la nature de l'incertitude de mesure et son
importance pour l'estimation de la «qualité» d'une mesure ou d'une détermination dans le domaine de
l'hydrométrie.
Il s'applique aux mesures d'écoulement dans les chenaux naturels et artificiels. Il ne s'applique pas aux
mesures de précipitations.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 772, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 772 s’appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp.
4 Symboles
Symboles Explications Unités
b
α coefficient représentant les effets d'une énergie non uniforme (vitesse)
dans un chenal
angles entre les axes du bateau et l'axe x rad
γγ,,γ
xx xy xz
a
σ écart-type
a
ΔΔ′′xy, dispersion de mesure par rapport à la valeur moyenne de l'ensemble de
mesures x,y pour une distribution symétrique:
′
Δ xx=−05,,x etc.
()
maxmin
a
+− dispersion ± autour de la valeur moyenne, x , pour une distribution
ΔΔ′′xx,
asymétrique de mesures, où
+−
ΔΔ′xx=−xxet ′ =−xx
() ()
maxmin
a
Δ
petite différence dans une grandeur mesurée ΔΔQh,,ΔT ,etc.
ΔΔyz,
petites distances théoriques dans les directions y et z à une section trans- m
versale du chenal
a
L'ordre de grandeur dépend du contexte.
b
Grandeur sans dimension.
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
Symboles Explications Unités
Dc dans la méthode par dilution, changement de concentration mélangée en mg/l
2
aval (c − c ) du traceur
m b
2
A, A(z), A(h) section transversale (dans le plan y,z) de l'écoulement m
B largeur du chenal m
b largeur de la section contractée du chenal ou largeur du col du canal jaugeur m
c méthode par dilution, concentration de fond du traceur mg/l
b
c méthode par dilution, concentration d'alimentation du traceur mg/l
T
c méthode par dilution, concentration mélangée en aval du traceur mg/l
m
b
C coefficient de débit
b
C coefficient de vitesse
v
a
d écart entre une mesure (la ième mesure d'une série) et la valeur moyenne
i
de la même série
E hauteur du plan de référence d'un dispositif de mesure de plages m
a
f(h) fonction générale du paramètre h
b
F , F facteurs de multiplication à appliquer à la somme des composantes du
x y
champ des vitesses pour tenir compte de l'approximation d'un processus
de sommation à une intégration réelle de paramètres variables en continu
2
g accélération gravitationnelle m/s
h charge de l'eau par rapport à un niveau de référence défini dans le chenal m
H charge totale par rapport à un niveau de référence défini dans le chenal m
a
i,j indices d'un nombre i = 1 à n, ou j = 1 à m d'une série
b
J facteur de détection d'une fausse mesure
b
K constante d'une formule de détermination d'écoulement pour un déver-
soir ou un canal jaugeur
b
k , k constantes de détermination d'écoulement selon la méthode par dilution
1 2
M méthode par dilution, masse du traceur introduit dans le cours d'eau g
b
n exposant d'une formule de détermination d'écoulement pour un déversoir
ou un canal jaugeur
a
n, m nombre de mesurages dans une série
b
p(x) fonction de probabilité
Q écoulement
3
Q écoulement estimatif passant à proximité des frontières ou de toute m /s
p
région où la mesure ne peut pas être déterminée par les moyens primaires
3
Q méthode par dilution, écoulement du traceur dans le cours d'eau m /s
T
a
S écart-type d'échantillonnage d'un ensemble de mesures
b
t facteur à appliquer à de petites quantités d'échantillons pour obtenir un
e
écart-type qui soit représentatif de grandes quantités d'échantillons (voir
Annexe A)
t , t dans la méthode par dilution, intervalle pendant lequel un changement de s
1 2
concentration est détectable
T température absolue, en Kelvin °C
T paramètre du test de Grubbs °C
n
a
U(x), u( y) incertitude des variables mesurées x, y, etc.
a
u (p), u (q) incertitude composée des résultats déterminés p, q, etc.
c c
a
* pourcentage d'incertitude d'une mesure d'une quelconque grandeur x
ux()
a
L'ordre de grandeur dépend du contexte.
b
Grandeur sans dimension.
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 25377:2020(F)
Symboles Explications Unités
a
U incertitude de mesure élargie à un niveau de confiance de 95 %
95
vitesse moyenne à travers un plan yx croisant une section transversale m/s
V
x
du chenal
vitesse dans la direction x au point y, z dans le chenal m/s
Vy,z
()
x
vecteur de vitesse de l'eau par rapport au chenal m/s
V
vecteur de vitesse du bateau par rapport au chenal m/s
V
b
vecteur de vitesse de l'eau par rapport au bateau m/s
V ′
composantes de la vitesse de l'eau par rapport au bateau le long des axes m/s
VV′′,,V ′
xy z
de coordonnées du bateau
composantes de la vitesse du bateau par rapport aux axes du bateau m/s
VV′′,,V ′
bx by bz
angles entre les axes du bateau et l'axe x du chenal rad
γγ,,γ
xx xy xz
x,y,z coordonnées du chenal m
x',y',z' coordonnées du bateau m
a
x,y variables mesurables
a
L'ordre de grandeur dépend du contexte.
b
Grandeur sans dimension.
Dans le présent document, le terme «incertitude» se rapporte à l'incertitude de mesure et les formules
suivantes sont utilisées pour signifier:
n
— une somme de n valeurs de x xx++xx++. .xx= ;
∑ ′
12 3 in i
i=1
— une différence, df ()x dans la fonction, fx() , en raison d'une faible variation, Δx de la valeur de x
df
df ()x =Δx ;
dx
x
n
— une valeur d’une integrale, F, d’une fonction, fx , entre, x =x , et x = x Ff= xdx.
() ()
1 n
∫
x
1
5 Guide ISO/IEC 98-3 (GUM) — Définitions et règles fondamentales
5.1 Généralités
Le présent article décrit succinctement les méthodes décrites dans le GUM pour l'expression de
l'incertitude de mesure. Pour une introduction générale à l'incertitude de mesure, voir l'Annexe A.
5.2 Incertitude des ensembles de mesures
Le GUM décrit l'incertitude de mesure comme une valeur qui caractérise la dispersion des mesures qui
pourraient être raisonnablement attribuées au résultat. Le GUM poursuit en définiss
...
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 25377
ISO/TC 113
Hydrometric uncertainty guidance
Secretariat: BIS
(HUG)
Voting begins on:
20200824
Lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie
Voting terminates on:
20201019
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
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 SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO
ISO/FDIS 25377:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 1
5 ISO/IEC Guide 98-3 (GUM) — Basic definitions and rules . 3
5.1 General . 3
5.2 Uncertainty of sets of measurements . 3
5.3 Random and systematic effects . 4
5.4 Uncertainty models — Probability distributions . 5
5.5 Combining uncertainties — Law of propagation of uncertainties . 5
5.6 Expressing results . 6
6 Open channel flow — Velocity area methods . 6
6.1 General . 6
6.2 Mean velocity, V . 7
x
6.3 Velocity-area method for discharge calculation . 8
6.4 Measurement of velocity . 9
6.5 Uncertainty associated with the velocity-area method . 9
6.5.1 General. 9
6.5.2 Random and systematic effects .10
**
6.6 Integration uncertainties uF ,uF .11
()
()
yz
6.6.1 General.11
6.6.2 Vertical scanning uncertainties .11
6.6.3 Horizontal scanning uncertainties .11
6.7 Perimeter flow uncertainties, uQ .12
()
p
7 Open channel flow — Critical depth methods .12
7.1 General .12
7.2 Head and geometry determination .13
7.3 Iterative calculation .14
7.4 Evaluating uncertainty .14
8 Dilution methods .14
8.1 General .14
8.2 Continuous feed .15
8.3 Transient mass .16
9 Hydrometric instrumentation .17
9.1 Performance specifications .17
9.2 Validity of uncertainty statements .17
9.3 Manufacturer’s specifications .18
9.4 Performance guide for hydrometric equipment for use in technical standard examples.19
10 Guide for the drafting of uncertainty clauses in hydrometric standards .20
10.1 General .20
10.2 Equipment, methods and measurement systems .20
10.2.1 General.20
10.2.2 Equipment .20
10.2.3 Methods .21
10.2.4 Systems .21
© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
11 Examples .21
11.1 Uncertainty in water level measurement .21
11.1.1 Example 1: Float/shaft encoder sensor installed in stilling well at gauging
station.21
11.1.2 Example 2: Pressure transmitter installed in tube .22
11.2 Uncertainty in flow measurement using flow measurement structures .23
11.3 Uncertainty in flow measurement by current meter .25
Annex A (informative) Introduction to hydrometric uncertainty .30
Annex B (informative) Introduction to Monte Carlo Simulation (MCS) .48
Annex C (informative) Interpolated Variance Estimation (IVE) method .53
Annex D (informative) Performance guide for hydrometric equipment for use in technical
standard examples .57
Annex E (informative) Uncertainty analysis of stage-discharge relation .60
Annex F (informative) Measurement of velocity .64
Bibliography .69
iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
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 nongovernmental, 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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, in collaboration with
the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 318, Hydrometry, in
accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
Introduction
The management of a natural environment requires knowledge, by measurement, of what is happening.
Only then can effective action be taken and the effectiveness of the action assessed. Much depends on
the quality of the knowledge itself.
The quality of measurable knowledge is stated in terms of measurement uncertainty. The
internationally agreed method for assessing measurement quality is the guide to the estimation of
uncertainty in measurement (GUM). Without this uniformity of measurement standards, equitable
sharing of the environment is not possible and international obligations to care for the environment
would be weakened.
The essential purpose of the GUM is for a statement of the quality of a measurement result to be
presented with all measurements described in technical standards. Without this, no two measurements
can be compared, or standards set. Whereas the GUM is a reference document serving the universal
requirements of metrology, the Hydrometric uncertainty guidance (HUG) document is specific to
hydrometry, i.e. to the measurement of the components of the hydrological cycle. It borrows from
the GUM the methods that are the most applicable to hydrometry and applies them to techniques and
equipment used in hydrometry.
In the past, error analysis has provided an indication of measurement quality, but such statements
cannot properly convey the quality of the result because it presupposes knowledge of a true, error-free,
value against which the measured result can be compared. The true value can never be known and
uncertainty remains. For this reason, the GUM uses the concept of uncertainty and uses it for all stages
and components of the measurement process. This ensures consistency.
The GUM defines standard uncertainty of a result as being equivalent to a standard deviation. This can
be the standard deviation of a set of measured values or of probable values. This is broadly similar to the
approach used in error analysis that preceded the uncertainty technique. However, the GUM provides
additional methods of estimating uncertainty based on probability models. The two approaches are
equivalent, but uncertainty requires only a knowledge or estimate of the dispersion of measurement
about its mean value, and not the existence of a true value. It is assumed that a careful evaluation of the
components of measurement uncertainty brings the mean value close to a probable true value, at least
well within its margin of uncertainty.
In more general terms, uncertainty is a parameter that characterizes the dispersion of measurable
values that can be attributed to their mean value.
By treating standard deviations and probability models as if they approximated to Gaussian (or normal)
distributions, the GUM provides a formal methodology for combining components of uncertainty in
measurement systems where several input variables combine to determine the result.
Within this formal framework, the GUM can be consistently applied to a range of applications and,
thereby, be used to make meaningful comparisons of results.
The HUG seeks to promote an understanding of the nature of measurement uncertainty and its
significance in estimating the ‘quality’ of a measurement or a determination in hydrometry.
Hydrometry is principally concerned with the determination of flow in rivers and man-made channels.
This includes:
— environmental hydrometry, i.e. the determination of the flow of natural waters (largely concerned
with hydrometric networks, water supply and flood protection);
— industrial hydrometry, i.e. the determination of flows within industrial plants and discharges into
the natural environment (largely concerned with environment protection and also irrigation).
Both are the subject of international treaties and undertakings. For this reason, measured data is
intended to conform to the GUM to assure that results can be compared.
vi © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
Hydrometry is also concerned with the determination of rainfall, the movement/diffusion of
groundwater and the transport by water flow of sediments and solids. This version of the HUG is
concerned with flow determination only.
The results from hydrometry are used by other disciplines to regulate and manage the environment.
If knowledge is required of biomass, sedimentary material, toxins, etc., the concentration of these
components is determined and their uncertainty estimated. The uncertainty of mass-load can then be
determined from the uncertainty of flow determination. The components of this calculation are made
compatible through compliance with the GUM.
For practitioners of hydrometry and for engineers, the GUM is not a simple document to refer to. The
document has been drafted to provide a legal framework for professional metrologists with a working
knowledge of statistical methods and their mathematical representation. A helpful document, see
Reference [2], is an abbreviated version of the GUM written to be more accessible to engineers and to
specialists in fields other than metrology.
The HUG, although simplifying the concepts, in no way conflicts with the principles and methods
of the GUM. Accordingly, the HUG interprets the GUM to apply its requirements to hydrometry in a
practical way, and, hopefully, in a way accessible to engineers and those responsible for managing the
environment.
In addition, the HUG introduces and develops the Monte Carlo Simulation, a complementary technique,
which has benefits for hydrometry, insomuch as complex measurement systems can be represented
realistically.
The HUG summarizes basic hydrometric methods defined in various technical standards. The
HUG develops uncertainty estimation formulae from the GUM for these basic methods. The basic
hydrometric methods described in the HUG might not be identical to those recited in the published
technical standards. In such cases, the methods described in these standards are to be taken as
authoritative. However, clauses in technical standards that concern uncertainty should be adapted to
be in accordance with the HUG.
NOTE 1 There is no unified definition of space coordinates within the hydrometric standards. The textbook
conventional axes are adopted in this document when describing open channel flow: the x axis being horizontal
and positive in the mean flow direction, the y axis being orthogonal to the x axis in the horizontal plane and the z
axis being vertical positive.
NOTE 2 For a complete appreciation of the scope of definitions used in measurement uncertainty, the reader is
[1] [2]
referred to the GUM or to NIST Technical Note 1297 .
© ISO 2020 – All rights reserved vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 25377:2020(E)
Hydrometric uncertainty guidance (HUG)
1 Scope
This document provides an understanding of the nature of measurement uncertainty and its
significance in estimating the "quality" of a measurement or a determination in hydrometry.
This document is applicable to flow measurements in natural and man-made channels. Rainfall
measurements are not covered.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 772 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Symbols
Symbols Explanations Units
b
α coefficient representing the effects of non-uniform energy (velocity)
in a channel
angles between boat axes and the x axis rad
γγ,,γ
xx xy xz
a
σ standard deviation
a
ΔΔ′′xy, dispersion of measurement from the mean value of the set of x,y
measurements for a symmetric distribution:
′
Δ xx=−05,,()x etc.
maxmin
a
+− ± dispersion about the mean value, x , for an asymmetric distribution
ΔΔ′′xx,
of measurements where
+−
ΔΔ′xx=−xxand ′ =−xx
() ()
maxmin
a
Δ
small difference in a measured quantity ΔΔQh,,ΔT ,etc.
ΔΔyz,
notional small distances in the y and z directions at a crosssection m
in the channel
Dc in the dilution method, the downstream mixed change (c − c ) mg/l
2 m b
of concentration of the tracer
2
A, A(z), A(h) crosssection area (in the y, z plane) of the flow m
a Dimensional order depends on its meaning in context.
b Non-dimensional quantity.
© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
Symbols Explanations Units
B channel width m
b contracted channel width or flume throat width m
c dilution method, the background concentration of tracer mg/l
b
c dilution method, the feed concentration of tracer mg/l
T
c dilution method, the downstream mixed concentration of the tracer mg/l
m
b
C discharge coefficient
b
C velocity coefficient
v
a
d deviation of a measurement (the ith measurement of a series)
i
from the mean value of that series
E datum elevation of a range measuring device m
a
f(h) general function of parameter h
b
F , F multiplying factors to be applied to the summation of velocity-area
x y
elements to account for the approximation of a summation process
to a true integration of continuously varying parameters
2
g gravitation acceleration m/s
h head of water relative to a defined datum level in the channel m
H total head relative to a defined datum level in the channel m
a
i,j indices of a count i = 1 to n, or j = 1 to m of a series
b
J false measurement detection factor
b
K constant of a flow determination formula for a weir or flume
b
k , k constants for the determination of flow by the dilution method
1 2
M dilution method, the mass of tracer introduced into the stream g
b
n exponent of a flow determination formula for a weir or flume
a
n, m number of measurement in a series
b
p(x) probability function
3
Q flow m /s
3
Q estimated flow passing close to boundaries or any region where m /s
p
measurement cannot be determined by the primary means
3
Q dilution method, the flow of tracer into the stream m /s
T
a
S sampling standard deviation of a set of measurements
b
t factor to be applied to small numbers of samples to enable the standard
e
deviation to be representative of large numbers of samples (see Annex A)
t , t in the dilution method, the interval during which a change in concentra s
1 2
tion is detectable
T absolute temperature, in Kelvin °C
T Grubbs’ test parameter °C
n
a
U(x), u( y) uncertainty of measured variables x, y, etc.
a
u (p), u (q) the combined uncertainty of determined results p, q, etc.
c c
a
*
the percentage uncertainty of a measurement of any quantity x
ux
()
a
U measurement uncertainty expanded to the 95 % level of confidence
95
mean velocity through a yx plane intersecting a channel crosssection of m/s
V
x
the channel
velocity in the x direction at point y, z in the channel m/s
Vy,z
()
x
water velocity vector relative to channel m/s
V
a Dimensional order depends on its meaning in context.
b Non-dimensional quantity.
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
Symbols Explanations Units
boat velocity vector relative to the channel m/s
V
b
water velocity vector relative to boat m/s
′
V
water velocity components relative to boat along boat coordinate axes m/s
′′ ′
VV,,V
xy z
components of boat velocity relative the boat axes m/s
′′ ′
VV,,V
bx by bz
angles between boat axes and the channel x axis rad
γγ,,γ
xx xy xz
x,y,z channel coordinates m
x’,y’,z’ boat coordinates m
a
x,y measurable variables
a Dimensional order depends on its meaning in context.
b Non-dimensional quantity.
In this document, the term “uncertainty” refers to measurement uncertainty and the following formulae
are used to signify
n
— a sum of n values of x xx++xx++. .xx= ;
12 3 in ∑ i′
i=1
df
— a difference, df ()x in the function, fx() , due to a small change, Δx in the value x df ()x =Δx ;
dx
x
n
— a value of an integral, F, of a function, fx() , between, x =x , and x = x Ff= ()xdx.
1 n
∫
x
1
5 ISO/IEC Guide 98-3 (GUM) — Basic definitions and rules
5.1 General
This clause summarizes the methods described in the GUM for the expression of uncertainty in
measurement. For a general introduction to measurement uncertainty, refer to Annex A.
5.2 Uncertainty of sets of measurements
The GUM describes measurement uncertainty as a value that characterizes the dispersion of
measurements that could reasonably be attributed to the result. The GUM goes on to define standard
uncertainty as uncertainty expressed as a standard deviation, s.
From this definition, it follows that uncertainty only deals with the natural spreading in a series of
measurement results. It should, therefore, be emphasized that uncertainty does not describe any
constant (systematic) deviations of these measurements from the true value. The difference between
random and systematic effects is further elaborated upon in 5.3.
So, for a set of n measurements, uncertainty is related to the difference between each measured value,
x , from the average value, x of the set. The standard deviation, and hence the uncertainty, ux() is:
i
1
2 2 2 2
ux()==s xx− +−xx +−xx +−. xx
() () () ()
1 2 3 n
n−1
where component dx=− x is the deviation of the ith measurement, x , from the mean value, x .
ii i
© ISO 2020 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(E)
Or, more concisely:
n
1
2
ux()==s d (1)
∑ i
1
n−1
where dx=−x is the deviation of the ith measurement from the mean value, x shown as Formula (2):
ii
1 n
x= x (2)
∑
i
i=1
n
Formula (1) for the uncertainty of x only applies to steady, stationary stochastic processes, where the
mean value and the standard deviation of the sampled process remain unchanged during the whole
measurement process.
The uncertainty of the mean value, ux decreases as the number of measurements, n, increases. The
()
GUM relationship for this is shown as Formula (3
...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 25377
ISO/TC 113
Lignes directrices relatives à
Secrétariat: BIS
l'incertitude en hydrométrie
Début de vote:
2020-08-24
Hydrometric uncertainty guidance (HUG)
Vote clos le:
2020-10-19
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 25377:2020(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 1
5 Guide ISO/IEC 98-3 (GUM) — Définitions et règles fondamentales .3
5.1 Généralités . 3
5.2 Incertitude des ensembles de mesures . 3
5.3 Effets aléatoires et systématiques . 4
5.4 Modèles d'incertitude — Distributions de probabilités. 5
5.5 Composition des incertitudes — Loi de propagation des incertitudes . 5
5.6 Expression des résultats . 6
6 Écoulement à surface libre — Méthodes par exploration du champ des vitesses .7
6.1 Généralités . 7
6.2 Vitesse moyenne, V . 7
x
6.3 Méthode d'exploration du champ des vitesses pour le calcul du débit . 8
6.4 Mesure de la vitesse. 9
6.5 Incertitude associée à la méthode d'exploration du champ des vitesses . 9
6.5.1 Généralités . 9
6.5.2 Effets aléatoires et systématiques .10
**
6.6 Incertitudes relatives à l'intégration uF ,uF .11
()
()
yz
6.6.1 Généralités .11
6.6.2 Incertitudes relatives au balayage vertical .11
6.6.3 Incertitudes relatives au balayage horizontal .11
6.7 Incertitudes relatives à l'écoulement périphérique, uQ .12
()
p
7 Écoulement à surface libre — Méthode de la profondeur critique.12
7.1 Généralités .12
7.2 Détermination de la charge et de la géométrie .13
7.3 Calcul itératif .14
7.4 Évaluation de l'incertitude .15
8 Méthodes par dilution .15
8.1 Généralités .15
8.2 Alimentation en continu .15
8.3 Masse transitoire .16
9 Instrumentation en hydrométrie .18
9.1 Spécifications des performances .18
9.2 Validité des déclarations d'incertitude .18
9.3 Spécifications du fabricant .19
9.4 Guide de performances des équipements hydrométriques utilisés dans les
exemples de normes techniques.20
10 Guide pour la rédaction des articles relatifs à l'incertitude dans les normes
hydrométriques .21
10.1 Généralités .21
10.2 Équipements, méthodes et systèmes de mesure .21
10.2.1 Généralités .21
10.2.2 Équipement .21
10.2.3 Méthodes .21
© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
10.2.4 Systèmes . . .22
11 Exemples .22
11.1 Incertitude de mesure du niveau d'eau .22
11.1.1 Exemple 1: Capteur à flotteur/à encodeur installé dans un puits de
mesurage dans une station hydrométrique .22
11.1.2 Exemple 2: Transmetteur de pression monté dans un tube .23
11.2 Incertitude de mesure de l'écoulement avec des structures de mesurage de
l'écoulement .24
11.3 Incertitude de mesure du débit par un moulinet .26
Annexe A (informative) Introduction à l'incertitude en hydrométrie .31
Annexe B (informative) Introduction à la simulation de Monte-Carlo (MCS) .48
Annexe C (informative) Méthode d'estimation de la variance par interpolation (IVE) .53
Annexe D (informative) Guide de performances des équipements hydrométriques utilisés
dans les exemples de normes techniques .57
Annexe E (informative) Analyse de l'incertitude de la relation hauteur-débit .61
Annexe F (informative) Mesure de la vitesse .65
Bibliographie .70
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
. i s o . or g / d i r e c t i ve s) .
L'attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie, en collaboration
avec le Comité européen de normalisation (CEN), le comité technique CEN/TC 318, Hydrométrie,
conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
s e t r ou ve à l’ad r e s s e w w w . i s o . or g / f r/ memb er s . ht m l .
© ISO 2020 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
Introduction
La gestion d'un environnement naturel suppose d'avoir une connaissance, par le biais de mesurages,
des événements qui se produisent. Ce n'est qu'alors que des mesures efficaces peuvent être prises et
que l'efficacité de ces mesures peut être évaluée. L'essentiel de l'efficacité obtenue dépend de la qualité
des connaissances proprement dites.
La qualité des connaissances mesurables est exprimée en termes d'incertitude de mesure. Le guide
pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM) est la méthode d'évaluation de la qualité de mesure
adoptée au niveau international. Sans cette uniformité de normes de mesure, il est impossible de
parvenir à un partage équitable de l'environnement; en outre, les obligations internationales en matière
de respect de l'environnement s'en trouveraient amoindries.
L'objet essentiel du GUM est d'accompagner toutes les mesures décrites dans les normes techniques
d'une déclaration de la qualité d'un résultat de mesure. À défaut, il serait impossible de comparer
deux mesures ou d'établir des étalons. Si le GUM est un document de référence couvrant les exigences
universelles de la métrologie, les lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie (HUG)
s'appliquent de façon spécifique à l'hydrométrie, c'est-à-dire au mesurage des composantes du cycle
hydrologique. Le présent document emprunte au GUM les méthodes qui s'appliquent le mieux à
l'hydrométrie et les applique aux techniques et équipements employés dans le domaine de l'hydrométrie.
Autrefois, une simple analyse des erreurs donnait une indication de la qualité de mesure, mais de
tels énoncés ne peuvent transmettre correctement la qualité du résultat, car ils présupposent la
connaissance d'une valeur vraie, exempte d'erreur, à laquelle le résultat mesuré peut être comparé. La
valeur vraie ne peut jamais être connue et une incertitude demeure. C'est pourquoi le GUM est fondé
sur le concept d'incertitude, qu'il utilise pour toutes les phases et toutes les composantes du processus
de mesure. Cela garantit une cohérence.
Le GUM définit l'incertitude-type d'un résultat comme étant équivalent à un écart-type. Il peut s'agir de
l'écart-type d'un ensemble de valeurs mesurées ou de valeurs probables. Cette approche est globalement
similaire à celle utilisée dans l'analyse des erreurs qui était utilisée avant le développement de la
technique de détermination de l'incertitude. Cependant, le GUM propose des méthodes supplémentaires
permettant d'estimer l'incertitude sur la base de modèles de probabilité. Les deux approches sont
équivalentes, mais l'incertitude suppose seulement de connaître ou d'estimer la dispersion du
mesurage autour de sa valeur moyenne, et non l'existence d'une valeur vraie. L'hypothèse retenue est
qu'une évaluation rigoureuse des composantes de l'incertitude de mesure permet d'obtenir une valeur
moyenne proche de la valeur vraie probable, ou tout du moins une valeur bien située dans sa marge
d'incertitude.
De façon plus générale, l'incertitude est un paramètre qui caractérise la dispersion de valeurs
mesurables qui peuvent être attribuées à leur valeur moyenne.
En considérant les écarts-types et les modèles de probabilité comme approchant les distributions
gaussiennes (ou normales), le GUM établit une méthodologie formelle pour combiner les composantes
de l'incertitude dans des systèmes de mesure où plusieurs variables d'entrée interviennent dans la
détermination du résultat.
Dans ce cadre formel, le GUM peut être appliqué de manière cohérente à une grande diversité
d'applications et, par conséquent, il peut être utilisé pour comparer des résultats de façon significative.
Le HUG cherche à promouvoir une compréhension de la nature de l'incertitude de mesure et son
importance pour l'estimation de la «qualité» d'une mesure ou d'une détermination dans le domaine de
l'hydrométrie.
L'hydrométrie est principalement axée sur la détermination de l'écoulement dans les rivières et les
chenaux artificiels. Cela inclut:
— l'hydrométrie environnementale, c'est-à-dire la détermination de l'écoulement des eaux naturelles
(qui concerne essentiellement les réseaux hydrométriques, l'alimentation en eau et la protection
contre les inondations);
vi © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
— l'hydrométrie industrielle, c'est-à-dire la détermination des écoulements dans les installations
industrielles et les rejets dans l'environnement naturel (qui concerne essentiellement la protection
de l'environnement et l'irrigation).
L'une et l'autre sont régies par des traités et engagements internationaux. Pour cette raison, il est
attendu que les données mesurées se conforment au GUM pour assurer la comparabilité des résultats.
L'hydrométrie concerne également la détermination des précipitations, le mouvement/la diffusion des
eaux souterraines et le transport de sédiments et de matières solides par l'écoulement de l'eau. Cette
version du HUG s'applique uniquement à la détermination de l'écoulement.
Les résultats de l'hydrométrie sont utilisés par d'autres disciplines pour la réglementation et la gestion
de l'environnement. Si des connaissances en matière de biomasse, de matières sédimentaires, de
toxines, etc. sont nécessaires, la concentration de ces composants est déterminée et leur incertitude
est estimée. L'incertitude de la charge de masse peut alors être déterminée à partir de l'incertitude de
la détermination de l'écoulement. La conformité au GUM garantit la compatibilité des éléments utilisés
pour ce calcul.
Pour les professionnels de l'hydrométrie et pour les ingénieurs, le GUM n'est pas un simple document de
référence. Le document a été rédigé pour fournir un cadre juridique aux professionnels de la métrologie
ayant une connaissance pratique des méthodes statistiques et de leur représentation mathématique.
Un document utile, voir Référence [2], condense le GUM pour le rendre plus accessible aux ingénieurs et
aux spécialistes intervenant dans d'autres domaines que la métrologie.
Le HUG, bien qu'il simplifie les concepts, ne contredit en rien les principes et méthodes du GUM. Par
conséquent, le HUG interprète le GUM pour appliquer de manière pratique ses exigences à l'hydrométrie,
et dans l'espoir qu'il soit accessible aux ingénieurs et aux personnes responsables de la gestion de
l'environnement.
De plus, le HUG introduit et développe la simulation de Monte-Carlo, une technique complémentaire
qui présente des avantages pour l'hydrométrie dans la mesure où des systèmes de mesure complexes
peuvent être représentés de façon réaliste.
Le HUG synthétise les méthodes hydrométriques de base définies dans différentes normes techniques.
Le HUG s'inspire du GUM pour établir des formules d'estimation de l'incertitude pour ces méthodes de
base. Les méthodes hydrométriques de base décrites dans le HUG peuvent différer de celles présentées
dans les normes techniques publiées. Dans ces cas de figure, les méthodes décrites dans ces normes ne
font pas autorité. Il convient en revanche d'adapter les paragraphes et articles des normes techniques
relatifs à l'incertitude de manière qu'ils soient conformes au HUG.
NOTE 1 Les normes hydrométriques ne donnent aucune définition unifiée des coordonnées spatiales. Le
présent document adopte les axes conventionnels du manuel pour décrire l'écoulement à surface libre: l'axe x
étant horizontal et positif dans la direction moyenne d'écoulement, l'axe y étant orthogonal à l'axe x dans le plan
horizontal et l'axe z étant vertical et positif.
NOTE 2 Pour une appréciation complète du domaine d'application des définitions utilisées dans l'incertitude
[1] [2]
de mesure, le lecteur est invité à se référer au GUM ou à la Note technique 1297 du NIST.
© ISO 2020 – Tous droits réservés vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 25377:2020(F)
Lignes directrices relatives à l'incertitude en hydrométrie
1 Domaine d'application
Le présent document fournit une compréhension de la nature de l'incertitude de mesure et son
importance pour l'estimation de la «qualité» d'une mesure ou d'une détermination dans le domaine de
l'hydrométrie.
Il s'applique aux mesures d'écoulement dans les chenaux naturels et artificiels. Il ne s'applique pas aux
mesures de précipitations.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 772, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 772 s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp.
4 Symboles
Symboles Explications Unités
b
α coefficient représentant les effets d'une énergie non uniforme (vitesse)
dans un chenal
angles entre les axes du bateau et l'axe x rad
γγ,,γ
xx xy xz
a
σ écart-type
a
ΔΔ′′xy, dispersion de mesure par rapport à la valeur moyenne de l'ensemble de
mesures x,y pour une distribution symétrique:
′
Δ xx=−05,,x etc.
()
maxmin
a
+− dispersion ± autour de la valeur moyenne, x , pour une distribution
ΔΔ′′xx,
asymétrique de mesures, où
+−
ΔΔ′xx=−xxet ′ =−xx
() ()
maxmin
a
Δ
petite différence dans une grandeur mesurée ΔΔQh,,ΔT ,etc.
ΔΔyz,
petites distances théoriques dans les directions y et z à une section trans- m
versale du chenal
Dc dans la méthode par dilution, changement de concentration mélangée en mg/l
2
aval (c − c ) du traceur
m b
2
A, A(z), A(h) section transversale (dans le plan y,z) de l'écoulement m
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
Symboles Explications Unités
B largeur du chenal m
b largeur de la section contractée du chenal ou largeur du col du canal jaugeur m
c méthode par dilution, concentration de fond du traceur mg/l
b
c méthode par dilution, concentration d'alimentation du traceur mg/l
T
c méthode par dilution, concentration mélangée en aval du traceur mg/l
m
b
C coefficient de débit
b
C coefficient de vitesse
v
a
d écart entre une mesure (la ième mesure d'une série) et la valeur moyenne
i
de la même série
E hauteur du plan de référence d'un dispositif de mesure de plages m
a
f(h) fonction générale du paramètre h
b
F , F facteurs de multiplication à appliquer à la somme des composantes du
x y
champ des vitesses pour tenir compte de l'approximation d'un processus
de sommation à une intégration réelle de paramètres variables en continu
2
g accélération gravitationnelle m/s
h charge de l'eau par rapport à un niveau de référence défini dans le chenal m
H charge totale par rapport à un niveau de référence défini dans le chenal m
a
i,j indices d'un nombre i = 1 à n, ou j = 1 à m d'une série
b
J facteur de détection d'une fausse mesure
b
K constante d'une formule de détermination d'écoulement pour un déver-
soir ou un canal jaugeur
b
k , k constantes de détermination d'écoulement selon la méthode par dilution
1 2
M méthode par dilution, masse du traceur introduit dans le cours d'eau g
b
n exposant d'une formule de détermination d'écoulement pour un déversoir
ou un canal jaugeur
a
n, m nombre de mesurages dans une série
b
p(x) fonction de probabilité
Q écoulement
3
Q écoulement estimatif passant à proximité des frontières ou de toute m /s
p
région où la mesure ne peut pas être déterminée par les moyens primaires
3
Q méthode par dilution, écoulement du traceur dans le cours d'eau m /s
T
a
S écart-type d'échantillonnage d'un ensemble de mesures
b
t facteur à appliquer à de petites quantités d'échantillons pour obtenir un
e
écart-type qui soit représentatif de grandes quantités d'échantillons (voir
Annexe A)
t , t dans la méthode par dilution, intervalle pendant lequel un changement de s
1 2
concentration est détectable
T température absolue, en Kelvin °C
T paramètre du test de Grubbs °C
n
a
U(x), u( y) incertitude des variables mesurées x, y, etc.
a
u (p), u (q) incertitude composée des résultats déterminés p, q, etc.
c c
a
*
pourcentage d'incertitude d'une mesure d'une quelconque grandeur x
ux
()
a
U incertitude de mesure élargie à un niveau de confiance de 95 %
95
vitesse moyenne à travers un plan yx croisant une section transversale m/s
V
x
du chenal
vitesse dans la direction x au point y, z dans le chenal m/s
Vy,z
()
x
vecteur de vitesse de l'eau par rapport au chenal m/s
V
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/FDIS 25377:2020(F)
Symboles Explications Unités
vecteur de vitesse du bateau par rapport au chenal m/s
V
b
vecteur de vitesse de l'eau par rapport au bateau m/s
′
V
composantes de la vitesse de l'eau par rapport au bateau le long des axes m/s
′′ ′
VV,,V
xy z
de coordonnées du bateau
composantes de la vitesse du bateau par rapport aux axes du bateau m/s
′′ ′
VV,,V
bx by bz
γγ,,γ angles entre les axes du bateau et l'axe x du chenal rad
xx xy xz
x,y,z coordonnées du chenal m
x',y',z' coordonnées du bateau m
a
x,y variables mesurables
a
L'ordre de grandeur dépend du contexte.
b
Grandeur sans dimension.
Dans le présent document, le terme «incertitude» se rapporte à l'incertitude de mesure et les formules
suivantes sont utilisées pour signifier:
n
— une somme de n valeurs de x xx++xx++. .xx= ;
∑ ′
12 3 in i
i=1
— une différence, df ()x dans la fonction, fx() , en raison d'une faible var
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.