ISO 1438-1:1980
(Main)Water flow measurement in open channels using weirs and Venturi flumes — Part 1: Thin-plate weirs
Water flow measurement in open channels using weirs and Venturi flumes — Part 1: Thin-plate weirs
Specifies methods for the measurement of water flow in open channels using rectangular and triangular-notch (V-notch) thin-plate weirs. The flow conditions considered are limited to steady, free and fully ventilated discharge. Recommended discharge coefficients are applicable to water only in the approximate range of temperatures from 5 to 30 °C.
Mesure de débit de l'eau dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de canaux Venturi — Partie 1: Déversoirs en mince paroi
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International Standard @ 143811
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONOME~YHAPOAHAR OPrAHM3AUMR no CTAHAAPTH3AUMM.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE hORMALISATION
Water flow measurement in open channels using weirs
and venturi flumes -
Part 1 : Thin-plate weirs
Mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de canaux venturi -
Partie I : Déversoirs en mince paroi
First edition - 1980-04-15
Corrected and reprinted -
UDC 532.572 : 532.532 Ref. No. IS0 1438/1-1980 (E)
Descriptors : open channel flow, flow measurement, liquid flow, water flow, Venturi tubes, weirs, formulas (mathematics), error analysis.
Price based on 27 pages
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FOREWORD
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national standards institutes (IS0 member bodies). The work of developing
International Standards is carried out through IS0 technical committees. Every
member body interested in a subject for which a technical committee has been set
up 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated
to the member bodies for approval before their acceptance as International
Standards by the IS0 Council.
International Standard IS0 1438/1 was developed by Technical Committee
ISO/TC 113, Measurement of liquid flow in open channels, and was circulated
to the member bodies in November 1977.
It has been approved by the member bodies of the following countries
Australia India Spain
Canada Ireland Switzerland
Chile Mexico Turkey
Czechoslovakia Netherlands United Kingdom
Egypt, Arab Rep. of Norway USA
France Romania Yugoslavia
Germany, F.R. South Africa, Rep. of
The member body of the following country expressed disapproval of the document
on technical grounds :
USSR
This International Standard covers only thin-plate weirs and supersedes the relevant
portions of IS0 1438-1975. A separate International Standard on flumes is under
preparation and when it is available will become IS0 1438/2. IS0 1438-1975 will
then be fully withdrawn.
O International Organization for Standardization, 1980
Printed in Switzerland
II
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CONTENTS Page
1 Scope and field of application . 1
2 References . 1
3 Definitions . 1
4 Units of measurement . 1
5 Principle . 1
6 Installation . 1
7 Measurement of head. . 3
8 Maintenance . 3
9 Rectangular thin-plate weir . 3
10 Triangular-notch thin-plate weir . 9
11 Accuracy of discharge measurements . 14
12 Examples of uncertainty calculations . 15
Tables
1 . Discharge of water over a "V" -notch with
a
17
tan-= 1 (a= n/2 radians or 90") .
2
2 - Discharge of water over a "V" -notch with
a
..... 20
tan-= 1/2 (a = O. 927 3 radian or 53" 8') .
2
3 . Discharge of water over a "V" -notch with
a
23
tan-= 1/4 (a . O. 489 9 radian 28" 4') .
2
Figures
2
1 . Examples of normal velocity distribution in rectangular channels .
4
2 . Rectangular.notch, thin-plate weir .
6
3 - Determination of gauge-zero for rectangular weir .
7
4 - Coefficient of discharge Ce = a + a' (hip). .
5 - Value of k, related to b/B . 8
6 - Triangular.notch. thin-plate weir . 10
7 - Coefficient of discharge Ce (a = 90") . 12
12
8 - Coefficient of discharge Ce related to notch angle a .
9 - Value of k, related to notch angle a . 13
Annex : Guide for the selection of weirs and flumes for the measurement of
discharge of water in open channels . 26
iii
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IS0 1438/1- 1980 (E)
I NTER NATIONAL STAN DARD
Water flow measurement in open channels using weirs
and venturi flumes -
Part 1 : Thin-plate weirs
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION in the following clauses. Special requirements of different
types of weirs are described in clauses which deal with
This International Standard specifies methods for the meas-
specific weirs (see clauses 9 and IO).
urement of water flow in open channels using rectangular
and triangular-notch (V-notch) thin-plate weirs. The flow
conditions considered are limited to steady, free and fully
6.2 Selection of site
ventilated discharge. Recommended discharge coefficients
are applicable to water only in the approximate range of
The type of weir to be used for discharge measurement is
temperatures from 5 to 30 OC. Using the coefficients for
determined in part by the nature of the proposed measuring
water temperatures several degrees outside this range will
site. Under some conditions of design and use, weirs shall
result in negligible error except at very small heads. Limi-
be located in rectangular flumes or in weir boxes which
tations of applicability related to weir and flow geometry
simulate flow conditions in rectangular flumes. Under
are specified for the recommended formulae.
other conditions, weirs may be located in natural channels
as well as flumes or weir boxes, with no significant differ-
ence in measurement accuracy. Specific site-related require-
2 REFERENCES
ments of the installation are described in 6.3.
IS0 772, Liquid flow measurement in open channels -
Vocabulary and symbols.
6.3 Installation conditions
IS0 4373, Measurement of liquid flow in open channels -
Water level measuring devices.
6.3.1 General
Weir discharge is critically influenced by the physical
characteristics of the weir and the weir channel. Thin-plate
3 DEFINITIONS
weirs are especially dependent on installation features
For the purpose of this International Standard the defi-
which control the velocity distribution in the approach
nitions given in IS0 772 shall apply. Terms which have
channel and on the construction and maintenance of the
special significance in this standard are defined where they
weir crest in meticulous conformance with standard speci-
first occur.
fications.
6.3.2 Weir
4 UNITS OF MEASUREMENT
Thin plate weirs shall be vertical and perpendicular to the
Units used in this International Standard are SI units.
walls of the channel. The intersection of the weir plate
with the walls and floor of the channel shall be watertight
and firm, and the weir shall be capable of withstanding
5 PRINCIPLE
the maximum flow without distortion or damage.
The discharge over thin-plate weirs is a function of the
Stated practical limits associated with different discharge
head on the weir, the size and shape of the discharge area,
formulae such as minimum width, minimum weir height,
and an experimentally determined coefficient which takes
minimum head, and maximum values of h/p and b/B
into account the head on the weir, the geometrical proper-
(where h is the measured head, p is the height of crest
ties of the weir and approach channel and the dynamical
relative to floor, b is the measured width of the notch and
properties of the water.
B is the width of the approach channel), are factors which
influence both the selection of weir type and the installation.
6 INSTALLATION
6.3.3 Approach channel
For the purposes of this International Standard the approach
6.1 General
channel is that portion of the weir channel which extends
upstream from the weir a distance not less than ten times
General requirements of weir installations are described
1
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IS0 1438/1-1980 (E)
the width of the nappe at maximum head. If the weir is velocity distribution, but their location with respect to the
located in a weir box, the length of the box shall be equal weir shall be not less than the minimum length prescribed
to the specified length of the approach channel.
for the approach channel.
The flow in the approach channel shall be uniform and
The influence of approach-channel velocity distribution on
steady, with the velocity distribution approximating that
weir flow increases as h/p and b/B increase in magnitude.
in a channel of sufficient length to develop normal (resistance-
If a weir installation unavoidably results in a velocity
controlled) flow in smooth, straight channels. Figure 1
distribution which is appreciably non-uniform, the possi-
shows measured normal velocity distributions in rectangular
bility of error in calculated discharge should be checked
channels, upstream from the influence of a weir. Baffles
by means of an alternative discharge-measuring method
and flow straighteners can be used to simulate normal for a representative range of discharges.
a)
I
-I
1 ,'I
FIGURE 1 - Examples of normal velocity distribution in rectangular channels
2
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IS0 1438/1-1980 (E)
6.3.4 Downstream channel If high velocities occur in the approach channel or if
water-surface disturbances or irregularities occur at the
The shape and size of the channel downstream from the
head-measurement section because of high values of h/p or
weir is of no significance, but the level of the water in the
b/B, it may be necessary to install several pressure intakes
downstream channel shall be a sufficient vertical distance
to ensure that the head measured in the stilling well is
below the crest to ensure free, fully ventilated discharges.
the average of the heads at the several measurement points.
Free (non-submerged)discharge is ensured when the discharge
is independent of the downstream water level. Fully venti-
lated discharge is ensured when the air pressure on the
lower surface of the nappe is fully atmospheric.
7.4 Head-gauge datum (gauge zero)
Accuracy of head measurements is critically dependent
upon the determination of the head-gauge datum or gauge
zero, which is defined as the gauge reading corresponding
7 MEASUREMENT OF HEAD to the level of the weir crest (rectangular weirs) or the
level of the vertex of the notch (triangular-notch weirs).
When necessary, the gauge zero shall be checked. Numerous
7.1 Head measuring devices
acceptable methods of determining the gauge zero are in
In order to obtain discharge measurement accuracies specified
use. Typical methods are described in subsequent clauses
for the standard weirs, the head on the weir shall be measured
dealing specifically with rectangular and triangular weirs.
with a laboratory-grade hook gauge, point gauge, manometer,
(See clauses 9 and 10.)
or other gauge of equivalent accuracy. For a continuous
Because of surface tension, the gauge zero cannot be
record of head variations, precise float gauges and servo-
determined with sufficient accuracy by reading the head
operated point gauges can be used. Staff and tape gauges
gauge with the water in the approach channel drawn
can be used when less accurate measurements are acceptable.
down to the apparent crest (or notch) level.
Additional specifications for head-measuring devices are
given in IS0 4373.
8 MAINTENANCE
7.2 Stilling well
Maintenance of the weir and the weir channel is necessary
to ensure accurate measurements.
For the exceptional case where surface velocities and
disturbances in the approach channel are negligible, the
The approach channel shall be kept free of silt, vegetation
headwater level can be measured directly (for example, by
and obstructions which might have deleterious effects on
means of a point gauge mounted over the headwater
the flow conditions specified for the standard installation.
surface). Generally, however, to avoid water-level variations
The downstream channel shall be kept free of obstructions
caused by waves, turbulence or vibration, the headwater
which might cause submergence or inhibit full ventilation
level should be measured in a stilling well.
of the nappe under all conditions of flow.
Stilling wells are connected to the approach channel by
The weir plate shall be kept clean and firmly secured. In
means of a suitable conduit, equipped if necessary with a
the process of cleaning, care shall be taken to avoid damage
throttle valve to damp oscillations. At the channel end
to the crest or notch, particularly the upstream edges and
of the conduit, the connection is made to floor or wall
surfaces. Construction specifications for these most sensitive
piezometers or a static tube located at the head-measurement
features should be reviewed before maintenance is under-
sect ion.
taken.
Additional specifications for stilling wells are given in
Head-measurement piezometers, connecting conduits and
IS0 4373.
the stilling well shall be cleaned and checked for leakage.
The hook or point gauge, manometer, float or other instru-
ment used to measure the head shall be checked periodically
to ensure accuracy.
7.3 Head-measurement section
The head-measurement section shall be located a sufficient
distance upstream from the weir to avoid the region of
surface drawdown caused by the formation of the nappe.
9 RECTANGULAR THIN-PLATE WEIR
On the other hand, it shall be sufficiently close to the
weir that the energy loss between the head-measurement
section and the weir is negligible. For the weirs included
9.1 T~~~~
in this International Standard the location of the head-
The rectangular thin-plate weir is a general classification in
measurement section will be satisfactory if it is at a distance
which the rectangular-notch weir is the basic form and the
equal to 4 to 5 times the maximum head (4 to 5 h,,,)
upstream from the weir. full-width weir is a limiting case. A diagrammatic illustration
3
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IS0 1438/1-1980 (E)
of the basic weir form is shown in figure 2 with intermediate at the weir section (BI, the weir is of full-width type
values of blB and hlp. When blB = 1,0 that is when the (also referred to as a "suppressed" weir, because its nappe
width of the weir (b) is equal to the width of the channel lacks side contractions).
1 to 2 mm+
Upstream face of
weir plate
-
Detail of crest and
sides of notch
FIGURE 2 - Rectangular-notch, thin-plate weir
4
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IS0 1438/1-1980 (E)
9.2 Specifications for the standard weir The approach channel floor shall be smooth, flat and
horizontal when the height of the crest relative to the
The basic weir form consists of a rectangular notch in a floor @) is small and/or h/p is large. For rectangular weirs,
vertical, thin plate. The plate shall be plane and rigid and the floor should be smooth, flat and horizontal, particularly
perpendicular to the walls and the floor of the approach when p is less than 0,l m and/or hmaX/p is greater than 1.
Additional conditions are specified in connection with the
channel. The upstream face of the plate shall be smooth
(in the vicinity of the notch it shall be equivalent in surface recommended discharge formulae.
finish to that of rolled skeet-metal).
The vertical bisector of the notch shall be equidistant
9.4 Specifications for head measurement
from the two walls of the channel. The crest surface of the
notch shall be a horizontal, plane surface, which shall form
9.4.1 General
a sharp edge at its intersection with the upstream face of
the weir plate. The width of the crest surface, measured
The conditions specified in 7.1, 7.2 and 7.3 shall apply
perpendicular to the face of the plate, shall be between
without exception.
1 and 2 mm. The side surfaces of the notch shall be vertical,
plane surfaces which shall make sharp edges at their inter-
section with the upstream face of the weir plate. For the
9.4.2 Determination of gauge zero
case of the full-width weir, the crest of the weir
limiting
shall extend to the walls of the channel, which in the
The head-gauge datum or gauge zero shall be determined
vicinity of the crest shall be plane and smooth (see also 9.3).
with great care, and it shall be checked when necessary. A
typical, acceptable method of determining the gauge zero
for rectangular weirs is described as follows :
To ensure that the upstream edges of the crest and the sides
of the notch are sharp, they shall be machined or filed,
perpendicular to the upstream face of the weir plate, free
a) still water in the approach channel is drawn to a
of burrs or scratches and untouched by abrasive cloth
level below the weir crest;
or paper. The downstream edges of the notch shall be
chamfered if the weir plate is thicker than the maximum
b) a temporary hook gauge is mounted over the approach
allowable width of the notch surface. The surface of the
channel, a short distance upstream from the weir crest;
chamfer shall make an angle of not less than n/4 radians
(45') with the crest and side surfaces of the notch (see
c) a precise machinists' level is placed with its axis
detail, figure 2). The weir plate in the vicinity of the notch
horizontal, with one end lying on the weir crest and the
preferably shall be made of corrosion-resistant metal; but
other end on the point of the temporary hook gauge
if it is not, all specified smooth surfaces and sharp edges
(the gauge having been adjusted to hold the level in
shall be kept coated with a thin, protective film (for example,
this position). The reading of the temporary gauge is
oil, wax, silicone) applied with a soft cloth.
recorded ;
d) the temporary hook gauge is lowered to the water
surface in the approach channel and its reading is re-
corded. The permanent gauge is adjusted to read the
9.3 Specifications for installation
level in the stilling well, and this reading is recorded;
The specifications stated in 6.3 shall apply. In general, the
e) the computed difference between the two readings
weir shall be located in a straight, horizontal, rectangular
of the temporary gauge is added to the reading of the
approach channel if possible. However, if the effective
permanent gauge. The sum is the gauge zero for the
opening of the notch is so small in comparison with the
permanent gauge.
area of the upstream channel that the approach velocity
is negligible, the shape of the channel is not significant.
Figure 3 illustrates the use of this procedure with a form of
In any case, the flow in the approach channel shall be
temporary hook gauge which is conveniently mounted on
uniform and steady, as specified in 6.3.3.
the weir plate.
If the width of the weir is equal to the width of the channel
at the weir section (i.e., a full-width weir), the sides of the
channel upstream from the plane of the weir shall be
9.5 Discharge formulae - General
vertical, plane, parallel and smooth (equivalent in surface
Recommended discharge formulae for rectangular thin-
finish to that of rolled sheet-metal). The sidesof the channel
plate weirs are presented in two categories :
above the level of the crest of a full-width weir shall extend
at least 0,3hmax downstream from the plane of the weir.
a) formulae for the basic weir form (all values of b/B);
Fully ventilated discharge shall be ensured as specified
in 6.3.4. b) formulae for full-width weirs (b/B = 1,O).
5
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IS0 1438/1-1980 (E)
Common symbols used in the formulae are defined as
b is the measured width of the notch, in metres;
follows :
O is the volume rate of flow, in cubic metres per B is the width of the approach channel, in metres;
sec0 nd ;
h is the measured head, in metres;
C is the coefficient of discharge (non-dimensional);
g is the acceleration due to gravity, in metres per p is the height of the crest relative to the floor, in
second squared; metres.
Permanent gauge
m
Precision level
- - - - -ni
-----
\%
Water level setting Crest level setting
%< r Vernier micrometer
FIGURE 3 - Determination of gauge zero for rectangular weir
6
&\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
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IS0 1438/1-1980 (E)
Additional, special symbols are defined following their first function of h/p for representative values of b/B. Values
occurrence in a formula.
of Ce for intermediate values of b/B can be determined
by interpolation.
9.6 Formulae for the basic weir form (all values of b/B)
9.6.1 Kindsvater-Carter formula
The coefficient of discharge Ce has been determined by
experiment as a function of two variables from the formula
The Kindsvater-Carter formula for the basic weir form is
. . . (2)
2
0 = Ce -fibe he/2
3
The effective width and head are defined by the equations
in which
Ce is the coefficient of discharge;
be=b t kb . . . (3)
be is the effective width;
he is the effective head.
he = h -k kh . . . (4)
in which k, and kh are experimentally determined quantities,
9.6.1.1 EVALUATION OF Ce,kb AND kh
in metres, which compensate for the combined effects of
Figure 4 shows experimentally determined values of Ce as a viscosity and surface tension.
0,80
0,78
0,76
0,74
0,72
0,70
0,68
0,66
0,64
0,62
0,60
0,58
0.56
O 03 12 2,4 2,5
Value of h/p
FIGURE 4 -Coefficient of discharge Ce =a + a’ (hip)
7
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IS0 1438/1-1980 (E)
h
Figure 5 shows values of kb, which have been experimentally
(b/B = O) : Ce = 0,587 - 0,002 3-
. . . (12)
P
determined as a function of b/B.
For intermediate values of b/B, formulae for Ce can be
Experiments have shown that k,, can be taken to have a
determined satisfactorily by interpolation.
constant value of 0,001 m for weirs constructed in strict
conformance with recommended specifications.
9.6.1.3 PRACTICAL LIMITATIONS ON h/p,h,b AND p
Practical limits are placed on h/p because head-measurement
9.6.1.2 FORMULAE FOR Ce
difficulties and errors result from surges and waves which
occur in the approach channel at larger values of h/p.
For specific values of b/B the relationship between Ce
Limits are placed on h to avoid the "clinging nappe"
and h/p has been shown by experiment (see figure 4) to be
phenomenon which occurs at very low heads. Limits are
of the linear form,
placed on b because of uncertainties regarding the combined
effects of viscosity and surface tension represented by the
quantity of k, at very small values of b. Limits are placed on
p and B-b to avoid the instabilities which result from eddies
Thus, for the values of b/B shown on figure 4, formulae
that form in the corners between the channel boundaries
for Ce can be written as follows :
and the weir when values of p and B-b are small.
h
For conservative practice, limitations applicable to the use
(blB = 1 ,O) : Ce = 0,602 + 0,075- . . . (5)
of the Kindsvater-Carter formula are :
P
h
a) h/p shall be not greater than 2,5;
(blB = 0,9) : Ce = 0,598 + 0,064- . . . (6)
P
b) h shall be not less than 0,03 m;
h
c) b shall be not less than 0,15 m;
(blB = 0,8) : Ce = 0,596 + 0,045- . . . (7)
P
d) p shall be not less than 0,lO m;
h
(blB = 0,7) : Ce = 0,594 + 0,030- . . . (8)
e) either (B-b)/2 = O (full width weir) or (B-b)/2 shall
P
not be less than 0,lO m (contracted weir).
h
. . . (9)
(b/B= 0,6) : Ce = 0,593 + 0,018-
P
9.6.2 SIAI) formula
h
(b/B = 0,4) : Ce = 0,591 + 0,005 8- . . . (IO)
The SIA formula for the basic weir form is :
P
h 2
. . . (11)
(blB = 0,2) : Ce = 0,589 - 0,001 8 - 0 = C-Tg b h3'2 . . . (13)
P 3
6
5
4
E
3
E
P
*
2
L
O
1
O
-1
-2
O 0,20 0,40 0,60 0,80 1 ,O0
Value of b/B
FIGURE 5 - Value of k, related to b/B
1) Société suisse des ingénieurs et architectes.
8
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IS0 1438/1-1980 (E)
in which, 9.7.2 IMFF) formula
The IMFT formula for full-width weir is :
0,003 61 5 - 0,003 O
/b \'+ 3/2
h f 0,001 6 O = C-ab 2 [h +5]
. . . (19)
3
in which
(14)
Practical limitations applicable to the use of the SIA formula
are :
. . . (20)
a) h/p shall be not greater than 1 ,O;
b) b/B shall be not less than 0,3; in which Va is the average velocity in the approach channel,
Va = O/A,, in which A, is the area of the flow at the head-
c) h shall be not less than 0,025 B/b and not greater
measurement section.
0,80 m;
than
Because Va is a function of O, it must be computed by
d) p shall be not less than 0,30 m.
successive approximations.
For full-width weirs equation (14) reduces to :
Practical limitations applicable to the use of the IMFT
formula are :
a) h/p shall be not greater than 2,5;
h otooo + 0,001 615 6 ] [1 + 0,5(-j$---2] . . . (15)
b) h shall be not less than 0,03 m;
c) b shall be not less than 0,20 m;
d) p shall be not less than 0,lO m.
9.7 Formulae for full-width weirs (blB = 1,O)
In addition to formulae (5) and (15), which represent the
9.8 Accuracy of discharge coefficient - Rectangular weirs
limiting case of b/B= 1,0 in the Kindsvater-Carter and
The accuracy of discharge measurements made with a
SIA formulae for weirs of the basic form, the following
rectangular thin-plate weir depends primarily on the accuracy
formulae are recommended for b/B = 1 ,O only.
of the head and width measurements and on the applicability
of the discharge formula and coefficients used. If great
care is exercised in meeting the construction, installation,
9.7.1 Rehbock formula (1929)
and operational conditions specified in this International
Standard, uncertainties (at 95 % confidence level) attribu-
The Rehbock formula in the form proposed in 1929 is of
table to the coefficients of discharge will be not greater
the effective-head variety :
than 1,5 % for values of h/p less than 1,0, not greater
than 2 % for values of h/p between 1,0 and 1,5 and not
(16)
greater than 3 % for values of h/p between 1,5 and 2,5. The
specified uncertainties are applicable only if the additional
in which
restrictions on values of h, b, p, hlp, and (B-b)/2 given in
9.6 and 9.7 are applied. The combination of all uncertainties
Ce = 0,602 + 0,083 h/p . . . (17)
which contribute significantly to the uncertainty of discharge
measurements is treated in clause 11. Examplesof estimated
he = h + 0,001 2 . . . (18)
uncertainties in measured discharge are given in clause 12.
Practical limitations applicable to the use of the Rehbock
formula are :
TR IANG ULAR-NOTCH TH IN-PLATE WE IR
1 O
a) h/p shall be not greater than 1 ,O;
10.1 Specifications for the standard weir
b) h shall be between 0,03 and 0,75 m;
The triangular-notch thin-plate weir consists of a V-shaped
c) b shall be not less than 0,30 m;
notch in a vertical, thin plate. A diagrammatic illustration
of the triangular-notch weir is shown in figure 6. The weir
d) p shall be not less than 0,lO m.
Institut de mécanique des fluides de Toulouse.
1)
9
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IS0 1438/1-1980 (E)
To ensure that the upstream edges of the notch are sharp,
plate shall be plane and rigid and perpendicular to the walls
they shall be machined or filed, perpendicular to the
and the floor of the channel. The upstream face of the plate
upstream face of the plate, free of burrs or scratches and
shall be smooth (in the vicinity of the notch it shall be
untouched by abrasive cloth or paper. The downstream
equivalent in surface finish to that of rolled sheet-metal).
edges of the notch shall be chamfered if the weir plate is
thicker than the maximum allowable width of the notch
The bisector of the notch shall be vertical and equidistant surface. The surface of the chamfer shall make an angle of
from the two walls of the channel. The surfaces of the not less than i~/4 radians (45') with the surface of the
notch shall be plane surfaces, which shall form sharp notch (see detail, figure 6). The weir plate in the vicinity
edges at their intersection with the upstream face of the
of the notch preferably shall be made of corrosion-resistant
weir plate. The width of the notch surfaces, measured
metal; but if it is not, all specified smooth surfaces shall be
perpendicular to the face of the plate, shall be between 1
kept coated with a thin protective film (for example, oil,
and 2 mm.
wax, silicone) applied with a soft cloth.
1 to2mm
rr/4 radians
Upstream face
weir plate
of
___t
Detail of sides
of notch
FIGURE 6 - Triangular-notch, thin-plate weir
10
---------------------- Page: 13 ----------------------
IS0 1438/1-1980 (E)
10.2 Specifications for the installation b) A temporary hook gauge is mounted over the
approach channel, with its point a short distance upstream
The specifications stated in 6.3 shall apply. In general,
from the vertex of the notch.
the weir shall be located in a straight, horizontal, rectangular
channel if possible. However, if the effective opening of c) A true cylinder of known (micrometered) diameter
is placed with its axis horizontal, with one end resting
the notch is so small in comparison with the area of the
in the notch and the other end balanced on the point
upstream channel that the approach velocity is negligible,
of the temporary hook gauge. A machinists' level is
the shape of the channel is not significant. In any case,
the flow in the approach channel shall be uniform and placed on top of the cylinder, and the hook gauge is
steady, as specif
...
Norme internationale 143811
INTFRNATIONAI ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEMflYHAPOflHAfI OPI-AHl43AUltlR l-l0 CTAHI1APT~3AUMM~RGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux venturi -
Partie 1 : Déversoirs en mince paroi
Water flow measuremen t in open channels using weirs and venturi flumes -
Part 1 : Thin-pla te weirs
Première édition - 1980-04-15
LI
Y
CDU 532.572 : 532.532 Réf. no : ISO 1438/1-1980 (F)
8
-
I Descripteurs : écoulement en canal découvert, mesurage de débit, écoulement de liquide, écoulement d’eau, tube de Venturi, déversoir,
t-
formule, calcul d’erreur.
00
3
0
cn
Prix basé sur 27 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
AVANT-PROPOS
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membresde I’lSO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partiedu comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 1438/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été
soumise aux comités membres en novembre 1977.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ France Royaume-Uni
Allemagne, R.F. Inde Su isse
Australie Irlande Tchécoslovaquie
Canada Mexique Turquie
Chili Norvège USA
Égypte, Rép. arabe d’ Pays-Bas Yougoslavie
Espagne Roumanie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouvée pour des raisons techniques :
W RSS
La présente Norme internationale traite seulement des déversoirs en mince paroi et
remplace les chapitres et paragraphes correspondants de I’ISO 1438-1975. Une
Norme internationale séparée sur les canaux jaugeurs est en cours d’élaboration et,
lorsqu’elle sera disponible, deviendra 1’60 1438/2. L’ISO 1438-1975 sera alors
annulée.
0 Organisation internationale de normalisation, 1980 l
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Page
SOMMAIRE
......... 1
..................
1 Objet et domaine d’application
......... 1
...............................
2 Références.
......... 1
...............................
3 Définitions.
......... 1
...........................
4 Unités de mesure.
. . . . . . . 1
........................ . . . . .
5 Principe.
. . . . . . . . . . . . 1
Installation. .
6
. . . . . . . . . . . . 3
7 Mesurage de la charge. .
. . . . . . . . . . . . 3
8 Entretien. .
. 3
.... . . . . . . . . . . .
9 Déversoir rectangulaire en mince paroi.
. . 10
..... . . . . . . . . . .
10 Déversoir triangulaire en mince paroi.
. . . . . . . 14
Précision des mesurages de débit. . . . . . .
11
. . . . . . . . . . . . 16
12 Exemples de calcul de l’erreur limite. .
Tableaux
1 Débit de l’eau dans les déversoirs triangulaires à échancrure avec
= 1 (a = n/2 radians ou 90”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
tg ;
2 Débit de l’eau dans les déversoirs triangulaires à échancrure avec
=1/2(a=0,9273radianou53’8’) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
tg ;
3 Débit de l’eau dans les déversoirs triangulaires à échancrure avec
a
-= 1/4(ai=0,4899radianou28’4’). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
t9
2
Figures
1 Exemples de répartition normale des vitesses dans les chenaux 2
rectangulaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l l . .
2 Déversoir à échancrure rectangulaire, en mince paroi . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Détermination du zéro de l’échelle pour un déversoir rectangulaire . . . . . . 6
4 Coefficient de débit C, = a -t- a’ (h/p) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 Valeurdekb parrapportàbk3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . 8
6 Déversoir à échancrure triangulaire, en mince paroi a . . . . . . . . . . . . . . . 10
7 Coefficient de débit Ce (cu = 90”). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
8 Coefficient de débit C, par rapport à l’angle d’échancrure CY. . . . . . . . . . . 13
9 Valeur de k, par rapport à l’angle d’échancrure CII . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Annexe : Guide pour le choix des déversoirs et des canaux jaugeurs pour la
mesure du débit de l’eau dans les canaux découverts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux venturi -
Partie 1 : Déversoirs en mince paroi
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION 6 INSTALLATION
6.1 Généralités
La présente Norme internationale spécifie des méthodes
Les conditions générales des installations relatives aux
de mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts
déversoirs sont décrites dans les paragraphes ci-après. Les
au moyen de déversoirs rectangulaires et triangulaires en
conditions particulières de divers types de déversoirs sont
mince paroi. Seuls les débits permanents, libres et complè-
décrites dans les paragraphes qui traitent des déversoirs
tement aérés sont pris en considération. Les coefficients de
spécifiques (voir chapitres 9 et 10).
débit qui sont recommandés ne sont applicables à l’eau
que dans la gamme approximative de 5 à 30 “C. L’emploi
des coefficients pour des températures de l’eau de plusieurs
degrés en dehors de cette gamme entraînera des erreurs
6.2 Choix de l’emplacement
négligeables, sauf dans le cas de très petites hauteurs. Les
Le type de déversoir à utiliser pour la mesure du débit
limites de I’applicabilité au déversoir ainsi que la géométrie
est déterminé en partie par la nature de l’emplacement
de l’écoulement sont spécifiées pour les formules recom-
envisagé. Dans certaines conditions de conception et
mandées.
d’emploi, les déversoirs doivent être situés dans des canaux
jaugeurs rectangulaires ou dans des boîtes de déversoirs,
qui simulent les conditions d’écoulement dans les canaux
2 RÉFÉRENCES
jaugeurs rectangulaires. Dans certaines autres conditions,
les déversoirs peuvent être situés aussi bien dans des canaux
I SO 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux
naturels que dans des canaux jaugeurs ou des boîtes de
découverts - Vocabulaire et symboles.
déversoirs, sans aucune différence significative dans la
I SO 4373, Mesure de débit des liquides dans les canaux
précision des mesures. Les exigences spécifiques de I’instal-
- Appareils de mesure du niveau.
découverts
Iation relatives à l’emplacement font l’objet de 6.3.
3 DÉFINITIONS
6.3 Conditions d’installation
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les
définitions données dans I’ISO 772 sont applicables. Les
6.3.1 Généralités
termes qui ont une signification particulière dans la présente
Le débit d’un déversoir est influencé, dans une grande
norme sont définis là où ils se présentent pour la première
mesure, par les caractéristiques physiques du déversoir
fois.
et du chenal. Les déversoirs en mince paroi dépendent
surtout des caractéristiques de l’installation qui contrôlent
la répartition des vitesses dans le chenal d’approche et,
4 UNITÉS DE MESURE
aussi, de la construction et du maintien de la crête du
déversoir conformément aux spécifications normalisées.
Les unités utilisées dans la présente Norme internationale
sont les unités SI.
6.3.2 Déversoir
Les déversoirs en mince paroi doivent être verticaux et
5 PRINCIPE perpendiculaires aux parois du chenal. L’intersection de
la paroi du déversoir avec les parois et avec le fond du
Le débit sur les déversoirs en mince paroi est fonction de
chenal doit être étanche et stable, et le déversoir doit
la charge sur le déversoir, de la taille et de la forme de la
être capable de supporter un écoulement maximal sans
zone de débit, ainsi que d’un coefficient qui est expérimen-
déformation ni dégats.
talement déterminé et qui tient compte de la charge sur
Les limites pratiques associées aux diverses formules de
le déversoir, des caractéristiques géométriques du déversoir
et du chenal d’approche et des propriétés dynamiques de débit telles que la largeur minimale, la hauteur minimale
l’eau. du déversoir, la charge minimale et les valeurs maximales
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
de hlp et de b/B (où h est la charge mesurée, p est la hauteur per un écoulement normal dans les chenaux lisses et recti-
lignes. La figure 1 indique la répartition normale des
de la crête par rapport au fond, b est la largeur mesurée de
l’échancrure et B est la largeur du chenal d’approche) sont vitesses dans les chenaux rectangulaires en amont de I’in-
des facteurs qui influencent aussi bien le choix du déversoir fluence d’un déversoir. Des chicanes et des redresseurs
d’écoulement peuvent être utilisés pour obtenir la répartition
que l’installation.
normale des vitesses, mais leur emplacement par rapport
au déversoir ne doit pas être inférieur à la longueur minima-
6.3.3 Chenal d’approche
le prescrite pour le chenal d’approche.
Dans le cadre de la présente Norme internationale, le chenal
d’approche est la partie du chenal qui s’étend en amont du
L’influence de la répartition des vitesses dans le chenal
déversoir sur une distance d’au moins dix fois la largeur de
d’approche sur l’écoulement du déversoir augmente à
la lame déversante à la charge maximale. Si le déversoir est
mesure que h/p et b/B augmentent en grandeur. Si une
situé dans une boîte de déversoir, la longueur de la boîte
installation de déversoir aboutit inévitablement à une
doit être égale à la longueur spécifiée du chenal d’approche.
répartition de vitesses qui n’est pas sensiblement uniforme,
L’écoulement dans le chenal d’approche doit être uniforme la possibilité d’erreurs dans le débit calculé doit être vérifiée
par une méthode alternative de mesure de débit pour une
et stable, avec la répartition des vitesses se rapprochant
de celle dans un chenal de longueur suffisante pour dévelop- gamme représentative de débits.
I
r
v
#####
a)
b)
F 1 G UR E 1 - Exemples de répartition normale des vitesses dans les chenaux rectangulaires
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
6.3.4 Chenal en aval du déversoir Si de grandes vitesses se produisent dans le chenal d’appro-
che, ou si des perturbations ou des irrégularités de la surface
La forme et la taille du chenal en aval du déversoir sont
de l’eau se produisent à la section de mesurage de la charge
sans importance, mais le niveau de l’eau dans le chenal
en raison de valeurs élevées de hlp ou de blB, il peut être
en aval doit être suffisamment en dessous de la crête en
nécessaire d’installer plusieurs prises de pression en vue
vue d’assurer un débit libre et pleinement aéré. On obtient
d’assurer que la charge mesurée dans le puits de mesurage
un débit pleinement aéré lorsque la pression de l’air sur la
soit la moyenne des charges aux divers points de mesurage.
surface inférieure de la lame déversante est complètement
atmosphérique.
7.4 Zéro de l’échelle
La précision des mesures de la charge dépend beaucoup de la
détermination du zéro de l’échelle, lequel est défini comme
7 MESURAGE DE LA CHARGE étant la lecture du limnimètre qui correspond au niveau de
la crête du déversoir (déversoirs rectangulaires), ou au niveau
du sommet de l’échancrure (déversoirs triangulaires). Si
7.1 Dispositifs de mesurage
nécessaire, le zéro de l’échelle est vérifié. Plusieurs méthodes
En vue d’obtenir les précisions de mesurage du débit spé-
acceptables de détermination du zéro de l’échelle sont
cifiées pour les déversoirs normalisés, la charge sur le
utilisées. Les méthodes typiques sont décrites dans les
déversoir est mesurée au moyen d’une pointe limnimé-
paragraphes qui traitent particulièrement des déversoirs
trique droite, d’un manomètre ou de toute autre jauge de
rectangulaires et triangulaires (voir chapitres 9 et 10).
précision équivalente. Là où il faut un enregistrement
En raison de la tension superficielle, le zéro de l’échelle
continu des variations de la charge, des limnimètres à
ne peut être déterminé avec une précision suffisante en
flotteur précis et des pointes Iimnimétriques droites à
faisant la lecture du limnimètre avec le niveau de l’eau
servomécanisme peuvent être utilisés. Des sondes limnimé-
dans le chenal d’approche réduit au niveau apparent de la
triques peuvent être utilisées lorsque des mesures moins
crête (ou de l’échancrure).
précises sont acceptables.
Des spécifications supplémentaires relatives aux dispositifs
de mesurage de la charge sont données dans I’ISO 4373.
8 ENTRETIEN
L’entretien du déversoir et du chenal du déversoir est
7.2 Puits de mesurage
nécessaire pour assurer des mesurages précis.
Dans le cas exceptionnel où les vitesses superficielles et les
Le chenal d’approche doit être exempt de limon, de végé-
perturbations dans le chenal d’approche sont négligeables,
tation et d’obstructions qui peuvent avoir des effets nuisibles
le niveau d’eau amont peut être directement mesuré (par
sur les conditions d’écoulement spécifiées pour l’installation
exemple, au moyen d’une pointe Iimnimétrique droite
normalisée. Le chenal aval doit être exempt d’obstructions
montée à la surface de l’eau, en amont). Cependant, en vue
qui pourraient entraîner une submersion ou empêcher
d’éviter les variations du niveau d’eau causées par les vagues,
l’aération totale de la lame déversante dans toutes les
la turbulence et les vibrations, le niveau de l’eau en amont
conditions d’écoulement.
doit être mesuré dans un puits de mesurage.
Le déversoir doit être maintenu propre et fermement
Les puits de mesurage sont reliés au chenal d’approche par
fixé. On doit prendre soin, au cours du nettoyage, de
une conduite appropriée qui est munie, le cas échéant, d’un
ne pas en détériorer la crête, surtout les arêtes et les faces
papillon pour amortir les oscillations. À l’extrémité chenal
en amont. Les spécifications de construction pour ces
de la conduite, ils sont reliés à des piézomètres de plancher
parties hautement sensibles doivent être passées en revue
ou de mur, ou à un tube statique situé à la section de mesu-
avant d’entreprendre l’entretien. Les piézomètres de mesu-
rage de la charge.
rage de la charge, les conduites de liaison et le puits de
Des spécifications supplémentaires relatives aux puits de mesurage doivent être nettoyés et l’on doit vérifier s’il
mesurage sont données dans I’ISO 4373. n’y a pas de fuites. La pointe limnimétrique recourbée
ou droite, le manomètre, le flotteur ou tout autre instru-
ment utilisé pour mesurer la charge doivent être vérifiés
7.3 Section de mesurage
de temps à autre en vue de s’assurer de leur précision.
La section de mesurage de la charge doit se trouver à une
distance suffisante en amont du déversoir pour éviter la
région d’abaissement de la surface, causée par la formation
9 DÉVERSOIR RECTANGULAIRE EN MINCE PAROI
de la lame déversante. D’autre part, elle doit se trouver
assez près du déversoir pour que la perte de charge entre la
9.1 Types
section de mesurage de la charge et le déversoir soit négli-
geable. Dans le cas des déversoirs qui font l’objet de la Le déversoir rectangulaire en mince paroi est une appella-
présente Norme internationale, l’emplacement de la section tion générale, où le déversoir à échancrure rectangulaire
de mesurage donnera satisfaction s’il se trouve à une distance représente la forme de base et où le déversoir sans contrac-
égale à quatre ou cinq fois la charge maximale (4 à 5 h,,J tion latérale est un cas limite. La figure 2 donne le schéma
de la forme de base du déversoir avec des valeurs intermé-
en amont du déversoir.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (IF)
diaires de blB et de hlp. Lorsque blB = 1’0, c’est-à-dire 9.2 Spécifications relatives au déversoir normalisé
lorsque la largeur du déversoir, b, est égale à la largeur
du chenal à la section du déversoir, B, le déversoir est du Le déversoir de base est formé d’une échancrure rectangu-
type sans contraction latérale (connu également sous le Iaire située dans une mince paroi verticale. La paroi doit
nom de «déversoir réprimé», car sa lame déversante n’a pas être plane et rigide et perpendiculaire aux parois et au
de contraction latkrale). fond du chenal d’approche. La face amont de la paroi
a n/4 radians
Face amont de la
paroi du deversoir
Détail de la crête et des
bords de l’échancrure
$
r
0
CU
-
%
9
L
z)
z
E
z
E
.-
+
a:
v:
-
FIGURE 2 - Déversoir à échancrure rectangulaire, en mince paroi
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
doit être lisse (à proximité de l’échancrure, son état de est inférieur à Of1 m et/ou h,,,/p est supérieur à 1. Des
surface doit être équivalent à celui d’une plaque en métal conditions supplémentaires sont spécifiées concernant les
laminé). formules de débit spécifiées.
La bissectrice verticale de l’échancrure doit être équidistan-
9.4 Spécifications relatives au mesurage de la charge
te des deux parois du chenal. La surface de la crête de
l’échancrure doit être une surface plane et horizontale,
qui doit former une arête vive à son intersection avec la face
9.4.1 Généralités
amont de la paroi du déversoir. La largeur de la surface de
Les conditions spécifiées en 7.1, 7.2 et 7.3 sont applicables
la crête, mesurée perpendiculairement à la face de la paroi,
sans exception.
doit être comprise entre 1 et 2 mm. Les surfaces latérales
de l’échancrure doivent être des surfaces planes et verticales,
qui doivent former des arêtes vives à leur intersection avec
9.4.2 Détermination du zéro de II-échelle
la face amont de la paroi du déversoir. Dans le cas limite
Le zéro de l’échelle doit être déterminé avec beaucoup de
du déversoir sans contractions latérales, la crête du déver-
soin et il doit être vérifié, le cas échéant. Une méthode
soir doit s’étendre jusqu’aux parois du chenal, lequel doit
typique et acceptable de détermination du zéro de l’échelle
être plan et lisse à proximité de la crête (voir également 9.3).
pour les déversoirs rectangulaires est décrite ci-après :
Pour que les arêtes amont de la crête et celles de I’échan-
a) Le niveau de l’eau tranquille dans le chenal d’appro-
crure soient vives, elles doivent être usinées ou limées
che est abaissé à un niveau en dessous de la crête du
perpendiculairement à la face amont de la paroi du déver-
déversoir.
soir, et elles doivent être exemptes de bavures d’usinage
et de rayures et n’avoir subi le contact d’aucun tissu ou
b) Une pointe limnimétrique recourbée provisoire
papier abrasif. Les arêtes aval de l’échancrure doivent
est montée sur le chenal d’approche, à une petite distan-
être chanfreinées, si la paroi du déversoir est plus épaisse
ce en amont de la crête du déversoir.
que la largeur maximale permissible de la surface de I’échan-
crure. La surface du chanfrein doit faire, avec la surface de c) Un niveau de précision est placé avec son axe hori-
la crête et avec les surfaces latérales de l’échancrure, un zontal, avec une de ses extrémités placée sur la crête du
angle au moins égal à n/4 radians (45”) (voir détail à la déversoir et l’autre extrémité placée sur la pointe de la
figure 2). La plaque du déversoir à proximité de I’échan- pointe limnimétrique recourbée provisoire (le limnimètre
crure doit être, de préférence, en métal susceptible de ayant été réglé pour retenir le niveau en position). La
résister à l’érosion et à la corrosion; au cas où elle ne l’est lecture du limnimètre provisoire est notée.
pas, toutes les surfaces lisses et les arêtes vives doivent
d) La pointe Iimnimétrique recourbée provisoire est
être enrobées d’une couche légère de protection (par exem-
abaissée jusqu’à la surface de l’eau dans le chenal d’ap-
ple huile, cire, silicone) qui doit être appliquée au moyen
proche et sa lecture est faite. Le limnimètre permanent
d’une toile légère.
est réglé de facon à pouvoir lire le niveau dans le puits
de mesurage et cette valeur est notée.
9.3 Spécifications relatives à l’installation
e) La différence calculée entre les deux lectures du
limnimètre provisoire est ajoutée à la valeur de la lecture
Les conditions spécifiées en 6.3 sont applicables. En général,
du limnimètre permanent. La somme constitue le zéro
le déversoir doit être placé dans un chenal d’approche
de l’échelle du limnimètre permanent.
rectiligne, horizontal et rectangulaire, si possible. Cepen-
dant, la forme du chenal importe peu si l’échancrure du
La figure 3 indique l’emploi de cette méthode, avec une
déversoir est suffisamment petite par rapport au chenal
forme de pointe limnimétrique recourbée provisoire qui est
amont pour que la vitesse d’approche soit négligeable. En
convenablement montée sur la plaque du déversoir.
tout cas, l’écoulement dans le chenal d’approche doit être
uniforme et stable, ainsi qu’il est spécifié en 6.3.3.
9.5 Formules de débit - Généralités
Si la largeur du déversoir est égale à la largeur du chenal à
Les formules de débit recommandées pour les déversoirs
la section du déversoir (c’est-à-dire un déversoir sans contrac-
rectangulaires en mince paroi sont présentées en deux
tion latérale), les parois du chenal en amont du déversoir
catégories :
doivent être verticales, unies, parallèles et lisses (un état de
surface équivalent à celui d’une plaque en métal laminé).
a) formules pour la forme de base du déversoir (toutes
Les parois du chenal, au-dessus du niveau de la crête d’un
les valeurs de blB);
déversoir sans contraction latérale, doivent être prolongées
en aval du déversoir d’une longueur au moins égale à
b) formules pour les déversoirs sans contraction latérale
Un débit totalement aéré doit être assuré comme
Of3 hm ax l (b/B = 1’0).
spécifié en 6.3.4.
Les symboles qui sont communs aux formules sont-définis
Le fond du chenal d’approche doit être lisse, uni et horizon- comme suit :
tal lorsque la hauteur de la crête par rapport au fond (p) est
Q est le débit-volume, en mètres cubes par seconde;
faible et/ou h/p est élevé. Pour les déversoirs rectangulaires,
le fond doit être lisse, uni et horizontal, surtout lorsque p C est le coefficient de débit (sans dimension);
5
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ISO 1438/1-1980 (F)
g est l’accélération due à la pesanteur, en mètres par
p est la hauteur de la crête par rapport au fond, en
seconde carrée;
mètres.
b est la largeur mesurée de l’échancrure, en mètres;
Les symboles supplémentaires particuliers sont définis
B est la largeur du chenal d’approche, en mètres;
Iorsqu’iIs se présentent pour la première fois dans une
h est la charge mesurée, en mètres;
formule.
Limnimètre permanent
/
de précision
-
Montage au niveau de l’eau Montage à la cr&e du déversoir
Vernier micrométrique
Niveau de précision
Pointe Iimnimétriq
provisoire
FIGURE 3 - Détermination du zéro de l’échelle pour un déversoir rectangulaire
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
La largeur et la hauteur de déversement effectives sont
9.6 Formules pour la forme de base du déversoir
(toutes les valeurs de b/B) définies par les formules
9.6.1 Formule de Kindsvater-Carter
=b+k, . . .
(3)
6,
La formule de Kindsvater-Carter pour la forme de base du
déversoir est
=h+k, . . .
(4
he
. . .
Q = Ce f +,/Gb h3’* (1)
e e
dans laquelle k, et k, sont des grandeurs déterminées
expérimentalement, en mètres, qui compensent les influen-
dans laquelle
ces combinées de la tension superficielle et de la viscosité.
Ce est le coefficient de débit;
6, est la largeur effective;
h, est la charge effective.
9.6.1.1 ÉVALUATION DE C,,k, ET~~
Le coefficient de débit Ce a été déterminé expérimentale-
ment comme étant fonction de deux variables, selon la
La figure 4 indique les valeurs expérimentales de C, comme
formule
fonction de h/p pour des valeurs représentatives de blB. Les
valeurs de Ce pour les valeurs intermédiaires de b/B peuvent
. . .
(2)
‘e
être déterminées par interpolation.
Of80
Of78
Of76
Of72
Of64
Of60
Of58
0.56
-,- -
0 2,4 2’5
1’6 2’0
0’4 0’8 1’2
Valeur de h/p
FIGURE 4 - Coefficient de débit Ce = a + a’ (h/p)
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 1438/1-1980(F)
h
La figure 5 indique les valeurs expérimentales de k, comme (blB = 0) : C, = 0,587 - 0,002 3- . . .
(12)
P
fonction de b/B.
Pour les valeurs intermédiaires de b/B, les formules pour C,
Les expériences ont montré que l’on peut considérer k,
peuvent être déterminées d’une manière satisfaisante par
comme ayant une valeur constante de 0,001 m pour les
interpolation.
déversoirs qui sont construits en stricte conformité avec
les spécifications recommandées.
9.6.1.3 LIMITATIONS D’ORDRE PRATIQUE SUR h/p,h,
9.6.1.2 FORMULES POUR C,
b ET/3
Pour les valeurs spécifiques de b/B, la relation entre C, et
Des limitations d’ordre pratique sont placées sur hlp, à
h/p a été expérimentalement démontrée (voir figure 4)
cause des difficultés de mesurage de la charge et des erreurs
comme ayant une forme linéaire
provoquées par les remous et les vagues qui se manifestent
dans le chenal d’approche pour des valeurs supérieures
=a+$
Ce
de h/p. Des limitations sont placées sur h en vue d’éviter
le phénomène de «nappe adhérente)), qui se manifeste
Ainsi, pour les valeurs de b/B indiquées sur la figure 4, les
lorsque les charges sont très faibles. Des limitations sont
formules pour C, peuvent être données comme suit
placées sur b en raison des erreurs limites concernant les
effets combinés de la viscosité et de la tension superficielle
représentées par la grandeur k, pour de faibles valeurs de 6.
(blB = 1,O) : C, = 0,602 + 0,075 h . . .
(5)
P
Des limitations sont placées sur p et sur B-b en vue d’éviter
les instabilités provoquées par les courants parasites, qui se
h
manifestent aux coins entre les limites du chenal et le
(blB = 0,9) : C, = 0,598 + 0,064- . . .
(6)
P
déversoir lorsque les valeurs de p et de B-b sont faibles.
h
(blB = 0,8) : C, = 0,596 + 0,045- . . .
(7)
Pour la pratique courante, les limitations applicables à I’em-
P
ploi de la formule de Kindsvater-Carter sont les suivantes :
h
(blB = 0,7) : C, = 0,594 + 0,030 - . . . a) h/p ne doit pas être supérieur à 2,5;
(8)
P
b) h ne doit pas être inférieur à 0,03 m;
h
. . .
(blB = 0,6) : C, = 0,593 + 0,018-
(9)
c) b ne doit pas être inférieur à 0,15 m;
P
d) p et (B-b)/2 ne doit pas être inférieur à 0,lO m;
h
. . .
(blB = 0,4) : C, = 0,591 + 0,005 8- (10)
P
e) ni (B-b)/2 = 0 (déversoir sans contraction latérale),
ni (B-b)/2 ne doit être inférieur à 0,lO m (déversoir
h
contracté).
(blB = 0,2) : C, = 0,589 - 0,001 8- . . .
(11)
P
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
0,40 0,60
Valeur de blB
FIGURE 5 - Valeur de k, par rapport à b/B
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
b) h doit être compris entre 0,03 et 0,75 m;
9.6.2 Formule SI.A?
c) b ne doit pas être inférieur à 0,30 m;
La formule S.I.A. pour la forme de base du déversoir est
d) p ne doit pas être inférieur à 0,lO m.
2
. . .
Q=C- d%b h3’* (13)
3
9.7.2 Formule /.M.F.T.*)
dans laquelle
La formule I.M.F.T. pour les déversoirs sans contraction
latérale est
3/2
V2
2
Q=C@b h+a . . .
(19)
2s
I 1
. . . (14)
dans laquelle;
Les limitations d’ordre pratique applicables à l’emploi de
la formule S.I.A. sont les suivantes :
a) h/p ne doit pas être supérieur à 1,O;
. . .
C = 0,627 + 0,018 0 (20)
b) b/B ne doit pas être inférieur à 0’3;
dans laquelle V, est la vitesse moyenne dans le chenal
c) h ne doit pas être inférieur à 0,025 B/b et pas
= Q/A,, où A, est l’aire de l’écoulement
d’approche, soit V,
supérieur à 0,80 m;
à la section de mesurage de la charge.
d) p ne doit pas être inférieur à 0,30 m.
Étant donné que Va est fonction de Q, il doit être calculé
Pour les déversoirs sans contraction latérale, la formule
par des approximations successives.
(14) devient
Les limitations d’ordre pratique applicables à l’emploi de
la formule I.M.F.T. sont :
0,000 615
c= 0,615 +
a) h/p ne doit pas être supérieur à 2,5;
h + 0,001 6 (15)
I[l + of5(&J] . . .
h ne doit pas être inférieur à 0,03 m;
b)
c) b ne doit pas être inférieur à 0,20 m;
9.7 Formule pour les déversoirs sans contraction latérale
(b/B = 1,O)
d) p ne doit pas être inférieur à 0,lO m.
En plus des formules (5) et (15), qui représentent le cas
1,O dans les formules Kindsvater-Carter et
limite de b/B =
S.I.A. pour les déversoirs ayant la forme de base, les formules
9.8 Précision des coefficients de débit - Déversoirs
suivantes sont recommandées seulement lorsque b/B = 1 ,O.
rectangulaires
La précision des mesurages de débit, effectués avec un
9.7.1 Formule de Rehbock (1929)
déversoir rectangulaire en mince paroi, dépend en premier
La formule de Rehbock sous la forme proposée en 1929 est lieu de la précision des mesurages de la charge et de la
largeur du déversoir, ainsi que de I’applicabilité des formules
2
et des coefficients de débit utilisé
...
Norme internationale 143811
INTFRNATIONAI ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEMflYHAPOflHAfI OPI-AHl43AUltlR l-l0 CTAHI1APT~3AUMM~RGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux venturi -
Partie 1 : Déversoirs en mince paroi
Water flow measuremen t in open channels using weirs and venturi flumes -
Part 1 : Thin-pla te weirs
Première édition - 1980-04-15
LI
Y
CDU 532.572 : 532.532 Réf. no : ISO 1438/1-1980 (F)
8
-
I Descripteurs : écoulement en canal découvert, mesurage de débit, écoulement de liquide, écoulement d’eau, tube de Venturi, déversoir,
t-
formule, calcul d’erreur.
00
3
0
cn
Prix basé sur 27 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
AVANT-PROPOS
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membresde I’lSO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partiedu comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 1438/1 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été
soumise aux comités membres en novembre 1977.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ France Royaume-Uni
Allemagne, R.F. Inde Su isse
Australie Irlande Tchécoslovaquie
Canada Mexique Turquie
Chili Norvège USA
Égypte, Rép. arabe d’ Pays-Bas Yougoslavie
Espagne Roumanie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouvée pour des raisons techniques :
W RSS
La présente Norme internationale traite seulement des déversoirs en mince paroi et
remplace les chapitres et paragraphes correspondants de I’ISO 1438-1975. Une
Norme internationale séparée sur les canaux jaugeurs est en cours d’élaboration et,
lorsqu’elle sera disponible, deviendra 1’60 1438/2. L’ISO 1438-1975 sera alors
annulée.
0 Organisation internationale de normalisation, 1980 l
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Page
SOMMAIRE
......... 1
..................
1 Objet et domaine d’application
......... 1
...............................
2 Références.
......... 1
...............................
3 Définitions.
......... 1
...........................
4 Unités de mesure.
. . . . . . . 1
........................ . . . . .
5 Principe.
. . . . . . . . . . . . 1
Installation. .
6
. . . . . . . . . . . . 3
7 Mesurage de la charge. .
. . . . . . . . . . . . 3
8 Entretien. .
. 3
.... . . . . . . . . . . .
9 Déversoir rectangulaire en mince paroi.
. . 10
..... . . . . . . . . . .
10 Déversoir triangulaire en mince paroi.
. . . . . . . 14
Précision des mesurages de débit. . . . . . .
11
. . . . . . . . . . . . 16
12 Exemples de calcul de l’erreur limite. .
Tableaux
1 Débit de l’eau dans les déversoirs triangulaires à échancrure avec
= 1 (a = n/2 radians ou 90”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
tg ;
2 Débit de l’eau dans les déversoirs triangulaires à échancrure avec
=1/2(a=0,9273radianou53’8’) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
tg ;
3 Débit de l’eau dans les déversoirs triangulaires à échancrure avec
a
-= 1/4(ai=0,4899radianou28’4’). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
t9
2
Figures
1 Exemples de répartition normale des vitesses dans les chenaux 2
rectangulaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l l . .
2 Déversoir à échancrure rectangulaire, en mince paroi . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Détermination du zéro de l’échelle pour un déversoir rectangulaire . . . . . . 6
4 Coefficient de débit C, = a -t- a’ (h/p) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 Valeurdekb parrapportàbk3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .,. . . . . 8
6 Déversoir à échancrure triangulaire, en mince paroi a . . . . . . . . . . . . . . . 10
7 Coefficient de débit Ce (cu = 90”). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
8 Coefficient de débit C, par rapport à l’angle d’échancrure CY. . . . . . . . . . . 13
9 Valeur de k, par rapport à l’angle d’échancrure CII . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Annexe : Guide pour le choix des déversoirs et des canaux jaugeurs pour la
mesure du débit de l’eau dans les canaux découverts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux venturi -
Partie 1 : Déversoirs en mince paroi
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION 6 INSTALLATION
6.1 Généralités
La présente Norme internationale spécifie des méthodes
Les conditions générales des installations relatives aux
de mesure de débit de l’eau dans les canaux découverts
déversoirs sont décrites dans les paragraphes ci-après. Les
au moyen de déversoirs rectangulaires et triangulaires en
conditions particulières de divers types de déversoirs sont
mince paroi. Seuls les débits permanents, libres et complè-
décrites dans les paragraphes qui traitent des déversoirs
tement aérés sont pris en considération. Les coefficients de
spécifiques (voir chapitres 9 et 10).
débit qui sont recommandés ne sont applicables à l’eau
que dans la gamme approximative de 5 à 30 “C. L’emploi
des coefficients pour des températures de l’eau de plusieurs
degrés en dehors de cette gamme entraînera des erreurs
6.2 Choix de l’emplacement
négligeables, sauf dans le cas de très petites hauteurs. Les
Le type de déversoir à utiliser pour la mesure du débit
limites de I’applicabilité au déversoir ainsi que la géométrie
est déterminé en partie par la nature de l’emplacement
de l’écoulement sont spécifiées pour les formules recom-
envisagé. Dans certaines conditions de conception et
mandées.
d’emploi, les déversoirs doivent être situés dans des canaux
jaugeurs rectangulaires ou dans des boîtes de déversoirs,
qui simulent les conditions d’écoulement dans les canaux
2 RÉFÉRENCES
jaugeurs rectangulaires. Dans certaines autres conditions,
les déversoirs peuvent être situés aussi bien dans des canaux
I SO 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux
naturels que dans des canaux jaugeurs ou des boîtes de
découverts - Vocabulaire et symboles.
déversoirs, sans aucune différence significative dans la
I SO 4373, Mesure de débit des liquides dans les canaux
précision des mesures. Les exigences spécifiques de I’instal-
- Appareils de mesure du niveau.
découverts
Iation relatives à l’emplacement font l’objet de 6.3.
3 DÉFINITIONS
6.3 Conditions d’installation
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les
définitions données dans I’ISO 772 sont applicables. Les
6.3.1 Généralités
termes qui ont une signification particulière dans la présente
Le débit d’un déversoir est influencé, dans une grande
norme sont définis là où ils se présentent pour la première
mesure, par les caractéristiques physiques du déversoir
fois.
et du chenal. Les déversoirs en mince paroi dépendent
surtout des caractéristiques de l’installation qui contrôlent
la répartition des vitesses dans le chenal d’approche et,
4 UNITÉS DE MESURE
aussi, de la construction et du maintien de la crête du
déversoir conformément aux spécifications normalisées.
Les unités utilisées dans la présente Norme internationale
sont les unités SI.
6.3.2 Déversoir
Les déversoirs en mince paroi doivent être verticaux et
5 PRINCIPE perpendiculaires aux parois du chenal. L’intersection de
la paroi du déversoir avec les parois et avec le fond du
Le débit sur les déversoirs en mince paroi est fonction de
chenal doit être étanche et stable, et le déversoir doit
la charge sur le déversoir, de la taille et de la forme de la
être capable de supporter un écoulement maximal sans
zone de débit, ainsi que d’un coefficient qui est expérimen-
déformation ni dégats.
talement déterminé et qui tient compte de la charge sur
Les limites pratiques associées aux diverses formules de
le déversoir, des caractéristiques géométriques du déversoir
et du chenal d’approche et des propriétés dynamiques de débit telles que la largeur minimale, la hauteur minimale
l’eau. du déversoir, la charge minimale et les valeurs maximales
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
de hlp et de b/B (où h est la charge mesurée, p est la hauteur per un écoulement normal dans les chenaux lisses et recti-
lignes. La figure 1 indique la répartition normale des
de la crête par rapport au fond, b est la largeur mesurée de
l’échancrure et B est la largeur du chenal d’approche) sont vitesses dans les chenaux rectangulaires en amont de I’in-
des facteurs qui influencent aussi bien le choix du déversoir fluence d’un déversoir. Des chicanes et des redresseurs
d’écoulement peuvent être utilisés pour obtenir la répartition
que l’installation.
normale des vitesses, mais leur emplacement par rapport
au déversoir ne doit pas être inférieur à la longueur minima-
6.3.3 Chenal d’approche
le prescrite pour le chenal d’approche.
Dans le cadre de la présente Norme internationale, le chenal
d’approche est la partie du chenal qui s’étend en amont du
L’influence de la répartition des vitesses dans le chenal
déversoir sur une distance d’au moins dix fois la largeur de
d’approche sur l’écoulement du déversoir augmente à
la lame déversante à la charge maximale. Si le déversoir est
mesure que h/p et b/B augmentent en grandeur. Si une
situé dans une boîte de déversoir, la longueur de la boîte
installation de déversoir aboutit inévitablement à une
doit être égale à la longueur spécifiée du chenal d’approche.
répartition de vitesses qui n’est pas sensiblement uniforme,
L’écoulement dans le chenal d’approche doit être uniforme la possibilité d’erreurs dans le débit calculé doit être vérifiée
par une méthode alternative de mesure de débit pour une
et stable, avec la répartition des vitesses se rapprochant
de celle dans un chenal de longueur suffisante pour dévelop- gamme représentative de débits.
I
r
v
#####
a)
b)
F 1 G UR E 1 - Exemples de répartition normale des vitesses dans les chenaux rectangulaires
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
6.3.4 Chenal en aval du déversoir Si de grandes vitesses se produisent dans le chenal d’appro-
che, ou si des perturbations ou des irrégularités de la surface
La forme et la taille du chenal en aval du déversoir sont
de l’eau se produisent à la section de mesurage de la charge
sans importance, mais le niveau de l’eau dans le chenal
en raison de valeurs élevées de hlp ou de blB, il peut être
en aval doit être suffisamment en dessous de la crête en
nécessaire d’installer plusieurs prises de pression en vue
vue d’assurer un débit libre et pleinement aéré. On obtient
d’assurer que la charge mesurée dans le puits de mesurage
un débit pleinement aéré lorsque la pression de l’air sur la
soit la moyenne des charges aux divers points de mesurage.
surface inférieure de la lame déversante est complètement
atmosphérique.
7.4 Zéro de l’échelle
La précision des mesures de la charge dépend beaucoup de la
détermination du zéro de l’échelle, lequel est défini comme
7 MESURAGE DE LA CHARGE étant la lecture du limnimètre qui correspond au niveau de
la crête du déversoir (déversoirs rectangulaires), ou au niveau
du sommet de l’échancrure (déversoirs triangulaires). Si
7.1 Dispositifs de mesurage
nécessaire, le zéro de l’échelle est vérifié. Plusieurs méthodes
En vue d’obtenir les précisions de mesurage du débit spé-
acceptables de détermination du zéro de l’échelle sont
cifiées pour les déversoirs normalisés, la charge sur le
utilisées. Les méthodes typiques sont décrites dans les
déversoir est mesurée au moyen d’une pointe limnimé-
paragraphes qui traitent particulièrement des déversoirs
trique droite, d’un manomètre ou de toute autre jauge de
rectangulaires et triangulaires (voir chapitres 9 et 10).
précision équivalente. Là où il faut un enregistrement
En raison de la tension superficielle, le zéro de l’échelle
continu des variations de la charge, des limnimètres à
ne peut être déterminé avec une précision suffisante en
flotteur précis et des pointes Iimnimétriques droites à
faisant la lecture du limnimètre avec le niveau de l’eau
servomécanisme peuvent être utilisés. Des sondes limnimé-
dans le chenal d’approche réduit au niveau apparent de la
triques peuvent être utilisées lorsque des mesures moins
crête (ou de l’échancrure).
précises sont acceptables.
Des spécifications supplémentaires relatives aux dispositifs
de mesurage de la charge sont données dans I’ISO 4373.
8 ENTRETIEN
L’entretien du déversoir et du chenal du déversoir est
7.2 Puits de mesurage
nécessaire pour assurer des mesurages précis.
Dans le cas exceptionnel où les vitesses superficielles et les
Le chenal d’approche doit être exempt de limon, de végé-
perturbations dans le chenal d’approche sont négligeables,
tation et d’obstructions qui peuvent avoir des effets nuisibles
le niveau d’eau amont peut être directement mesuré (par
sur les conditions d’écoulement spécifiées pour l’installation
exemple, au moyen d’une pointe Iimnimétrique droite
normalisée. Le chenal aval doit être exempt d’obstructions
montée à la surface de l’eau, en amont). Cependant, en vue
qui pourraient entraîner une submersion ou empêcher
d’éviter les variations du niveau d’eau causées par les vagues,
l’aération totale de la lame déversante dans toutes les
la turbulence et les vibrations, le niveau de l’eau en amont
conditions d’écoulement.
doit être mesuré dans un puits de mesurage.
Le déversoir doit être maintenu propre et fermement
Les puits de mesurage sont reliés au chenal d’approche par
fixé. On doit prendre soin, au cours du nettoyage, de
une conduite appropriée qui est munie, le cas échéant, d’un
ne pas en détériorer la crête, surtout les arêtes et les faces
papillon pour amortir les oscillations. À l’extrémité chenal
en amont. Les spécifications de construction pour ces
de la conduite, ils sont reliés à des piézomètres de plancher
parties hautement sensibles doivent être passées en revue
ou de mur, ou à un tube statique situé à la section de mesu-
avant d’entreprendre l’entretien. Les piézomètres de mesu-
rage de la charge.
rage de la charge, les conduites de liaison et le puits de
Des spécifications supplémentaires relatives aux puits de mesurage doivent être nettoyés et l’on doit vérifier s’il
mesurage sont données dans I’ISO 4373. n’y a pas de fuites. La pointe limnimétrique recourbée
ou droite, le manomètre, le flotteur ou tout autre instru-
ment utilisé pour mesurer la charge doivent être vérifiés
7.3 Section de mesurage
de temps à autre en vue de s’assurer de leur précision.
La section de mesurage de la charge doit se trouver à une
distance suffisante en amont du déversoir pour éviter la
région d’abaissement de la surface, causée par la formation
9 DÉVERSOIR RECTANGULAIRE EN MINCE PAROI
de la lame déversante. D’autre part, elle doit se trouver
assez près du déversoir pour que la perte de charge entre la
9.1 Types
section de mesurage de la charge et le déversoir soit négli-
geable. Dans le cas des déversoirs qui font l’objet de la Le déversoir rectangulaire en mince paroi est une appella-
présente Norme internationale, l’emplacement de la section tion générale, où le déversoir à échancrure rectangulaire
de mesurage donnera satisfaction s’il se trouve à une distance représente la forme de base et où le déversoir sans contrac-
égale à quatre ou cinq fois la charge maximale (4 à 5 h,,J tion latérale est un cas limite. La figure 2 donne le schéma
de la forme de base du déversoir avec des valeurs intermé-
en amont du déversoir.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (IF)
diaires de blB et de hlp. Lorsque blB = 1’0, c’est-à-dire 9.2 Spécifications relatives au déversoir normalisé
lorsque la largeur du déversoir, b, est égale à la largeur
du chenal à la section du déversoir, B, le déversoir est du Le déversoir de base est formé d’une échancrure rectangu-
type sans contraction latérale (connu également sous le Iaire située dans une mince paroi verticale. La paroi doit
nom de «déversoir réprimé», car sa lame déversante n’a pas être plane et rigide et perpendiculaire aux parois et au
de contraction latkrale). fond du chenal d’approche. La face amont de la paroi
a n/4 radians
Face amont de la
paroi du deversoir
Détail de la crête et des
bords de l’échancrure
$
r
0
CU
-
%
9
L
z)
z
E
z
E
.-
+
a:
v:
-
FIGURE 2 - Déversoir à échancrure rectangulaire, en mince paroi
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 1438/1-1980 (F)
doit être lisse (à proximité de l’échancrure, son état de est inférieur à Of1 m et/ou h,,,/p est supérieur à 1. Des
surface doit être équivalent à celui d’une plaque en métal conditions supplémentaires sont spécifiées concernant les
laminé). formules de débit spécifiées.
La bissectrice verticale de l’échancrure doit être équidistan-
9.4 Spécifications relatives au mesurage de la charge
te des deux parois du chenal. La surface de la crête de
l’échancrure doit être une surface plane et horizontale,
qui doit former une arête vive à son intersection avec la face
9.4.1 Généralités
amont de la paroi du déversoir. La largeur de la surface de
Les conditions spécifiées en 7.1, 7.2 et 7.3 sont applicables
la crête, mesurée perpendiculairement à la face de la paroi,
sans exception.
doit être comprise entre 1 et 2 mm. Les surfaces latérales
de l’échancrure doivent être des surfaces planes et verticales,
qui doivent former des arêtes vives à leur intersection avec
9.4.2 Détermination du zéro de II-échelle
la face amont de la paroi du déversoir. Dans le cas limite
Le zéro de l’échelle doit être déterminé avec beaucoup de
du déversoir sans contractions latérales, la crête du déver-
soin et il doit être vérifié, le cas échéant. Une méthode
soir doit s’étendre jusqu’aux parois du chenal, lequel doit
typique et acceptable de détermination du zéro de l’échelle
être plan et lisse à proximité de la crête (voir également 9.3).
pour les déversoirs rectangulaires est décrite ci-après :
Pour que les arêtes amont de la crête et celles de I’échan-
a) Le niveau de l’eau tranquille dans le chenal d’appro-
crure soient vives, elles doivent être usinées ou limées
che est abaissé à un niveau en dessous de la crête du
perpendiculairement à la face amont de la paroi du déver-
déversoir.
soir, et elles doivent être exemptes de bavures d’usinage
et de rayures et n’avoir subi le contact d’aucun tissu ou
b) Une pointe limnimétrique recourbée provisoire
papier abrasif. Les arêtes aval de l’échancrure doivent
est montée sur le chenal d’approche, à une petite distan-
être chanfreinées, si la paroi du déversoir est plus épaisse
ce en amont de la crête du déversoir.
que la largeur maximale permissible de la surface de I’échan-
crure. La surface du chanfrein doit faire, avec la surface de c) Un niveau de précision est placé avec son axe hori-
la crête et avec les surfaces latérales de l’échancrure, un zontal, avec une de ses extrémités placée sur la crête du
angle au moins égal à n/4 radians (45”) (voir détail à la déversoir et l’autre extrémité placée sur la pointe de la
figure 2). La plaque du déversoir à proximité de I’échan- pointe limnimétrique recourbée provisoire (le limnimètre
crure doit être, de préférence, en métal susceptible de ayant été réglé pour retenir le niveau en position). La
résister à l’érosion et à la corrosion; au cas où elle ne l’est lecture du limnimètre provisoire est notée.
pas, toutes les surfaces lisses et les arêtes vives doivent
d) La pointe Iimnimétrique recourbée provisoire est
être enrobées d’une couche légère de protection (par exem-
abaissée jusqu’à la surface de l’eau dans le chenal d’ap-
ple huile, cire, silicone) qui doit être appliquée au moyen
proche et sa lecture est faite. Le limnimètre permanent
d’une toile légère.
est réglé de facon à pouvoir lire le niveau dans le puits
de mesurage et cette valeur est notée.
9.3 Spécifications relatives à l’installation
e) La différence calculée entre les deux lectures du
limnimètre provisoire est ajoutée à la valeur de la lecture
Les conditions spécifiées en 6.3 sont applicables. En général,
du limnimètre permanent. La somme constitue le zéro
le déversoir doit être placé dans un chenal d’approche
de l’échelle du limnimètre permanent.
rectiligne, horizontal et rectangulaire, si possible. Cepen-
dant, la forme du chenal importe peu si l’échancrure du
La figure 3 indique l’emploi de cette méthode, avec une
déversoir est suffisamment petite par rapport au chenal
forme de pointe limnimétrique recourbée provisoire qui est
amont pour que la vitesse d’approche soit négligeable. En
convenablement montée sur la plaque du déversoir.
tout cas, l’écoulement dans le chenal d’approche doit être
uniforme et stable, ainsi qu’il est spécifié en 6.3.3.
9.5 Formules de débit - Généralités
Si la largeur du déversoir est égale à la largeur du chenal à
Les formules de débit recommandées pour les déversoirs
la section du déversoir (c’est-à-dire un déversoir sans contrac-
rectangulaires en mince paroi sont présentées en deux
tion latérale), les parois du chenal en amont du déversoir
catégories :
doivent être verticales, unies, parallèles et lisses (un état de
surface équivalent à celui d’une plaque en métal laminé).
a) formules pour la forme de base du déversoir (toutes
Les parois du chenal, au-dessus du niveau de la crête d’un
les valeurs de blB);
déversoir sans contraction latérale, doivent être prolongées
en aval du déversoir d’une longueur au moins égale à
b) formules pour les déversoirs sans contraction latérale
Un débit totalement aéré doit être assuré comme
Of3 hm ax l (b/B = 1’0).
spécifié en 6.3.4.
Les symboles qui sont communs aux formules sont-définis
Le fond du chenal d’approche doit être lisse, uni et horizon- comme suit :
tal lorsque la hauteur de la crête par rapport au fond (p) est
Q est le débit-volume, en mètres cubes par seconde;
faible et/ou h/p est élevé. Pour les déversoirs rectangulaires,
le fond doit être lisse, uni et horizontal, surtout lorsque p C est le coefficient de débit (sans dimension);
5
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ISO 1438/1-1980 (F)
g est l’accélération due à la pesanteur, en mètres par
p est la hauteur de la crête par rapport au fond, en
seconde carrée;
mètres.
b est la largeur mesurée de l’échancrure, en mètres;
Les symboles supplémentaires particuliers sont définis
B est la largeur du chenal d’approche, en mètres;
Iorsqu’iIs se présentent pour la première fois dans une
h est la charge mesurée, en mètres;
formule.
Limnimètre permanent
/
de précision
-
Montage au niveau de l’eau Montage à la cr&e du déversoir
Vernier micrométrique
Niveau de précision
Pointe Iimnimétriq
provisoire
FIGURE 3 - Détermination du zéro de l’échelle pour un déversoir rectangulaire
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ISO 1438/1-1980 (F)
La largeur et la hauteur de déversement effectives sont
9.6 Formules pour la forme de base du déversoir
(toutes les valeurs de b/B) définies par les formules
9.6.1 Formule de Kindsvater-Carter
=b+k, . . .
(3)
6,
La formule de Kindsvater-Carter pour la forme de base du
déversoir est
=h+k, . . .
(4
he
. . .
Q = Ce f +,/Gb h3’* (1)
e e
dans laquelle k, et k, sont des grandeurs déterminées
expérimentalement, en mètres, qui compensent les influen-
dans laquelle
ces combinées de la tension superficielle et de la viscosité.
Ce est le coefficient de débit;
6, est la largeur effective;
h, est la charge effective.
9.6.1.1 ÉVALUATION DE C,,k, ET~~
Le coefficient de débit Ce a été déterminé expérimentale-
ment comme étant fonction de deux variables, selon la
La figure 4 indique les valeurs expérimentales de C, comme
formule
fonction de h/p pour des valeurs représentatives de blB. Les
valeurs de Ce pour les valeurs intermédiaires de b/B peuvent
. . .
(2)
‘e
être déterminées par interpolation.
Of80
Of78
Of76
Of72
Of64
Of60
Of58
0.56
-,- -
0 2,4 2’5
1’6 2’0
0’4 0’8 1’2
Valeur de h/p
FIGURE 4 - Coefficient de débit Ce = a + a’ (h/p)
7
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ISO 1438/1-1980(F)
h
La figure 5 indique les valeurs expérimentales de k, comme (blB = 0) : C, = 0,587 - 0,002 3- . . .
(12)
P
fonction de b/B.
Pour les valeurs intermédiaires de b/B, les formules pour C,
Les expériences ont montré que l’on peut considérer k,
peuvent être déterminées d’une manière satisfaisante par
comme ayant une valeur constante de 0,001 m pour les
interpolation.
déversoirs qui sont construits en stricte conformité avec
les spécifications recommandées.
9.6.1.3 LIMITATIONS D’ORDRE PRATIQUE SUR h/p,h,
9.6.1.2 FORMULES POUR C,
b ET/3
Pour les valeurs spécifiques de b/B, la relation entre C, et
Des limitations d’ordre pratique sont placées sur hlp, à
h/p a été expérimentalement démontrée (voir figure 4)
cause des difficultés de mesurage de la charge et des erreurs
comme ayant une forme linéaire
provoquées par les remous et les vagues qui se manifestent
dans le chenal d’approche pour des valeurs supérieures
=a+$
Ce
de h/p. Des limitations sont placées sur h en vue d’éviter
le phénomène de «nappe adhérente)), qui se manifeste
Ainsi, pour les valeurs de b/B indiquées sur la figure 4, les
lorsque les charges sont très faibles. Des limitations sont
formules pour C, peuvent être données comme suit
placées sur b en raison des erreurs limites concernant les
effets combinés de la viscosité et de la tension superficielle
représentées par la grandeur k, pour de faibles valeurs de 6.
(blB = 1,O) : C, = 0,602 + 0,075 h . . .
(5)
P
Des limitations sont placées sur p et sur B-b en vue d’éviter
les instabilités provoquées par les courants parasites, qui se
h
manifestent aux coins entre les limites du chenal et le
(blB = 0,9) : C, = 0,598 + 0,064- . . .
(6)
P
déversoir lorsque les valeurs de p et de B-b sont faibles.
h
(blB = 0,8) : C, = 0,596 + 0,045- . . .
(7)
Pour la pratique courante, les limitations applicables à I’em-
P
ploi de la formule de Kindsvater-Carter sont les suivantes :
h
(blB = 0,7) : C, = 0,594 + 0,030 - . . . a) h/p ne doit pas être supérieur à 2,5;
(8)
P
b) h ne doit pas être inférieur à 0,03 m;
h
. . .
(blB = 0,6) : C, = 0,593 + 0,018-
(9)
c) b ne doit pas être inférieur à 0,15 m;
P
d) p et (B-b)/2 ne doit pas être inférieur à 0,lO m;
h
. . .
(blB = 0,4) : C, = 0,591 + 0,005 8- (10)
P
e) ni (B-b)/2 = 0 (déversoir sans contraction latérale),
ni (B-b)/2 ne doit être inférieur à 0,lO m (déversoir
h
contracté).
(blB = 0,2) : C, = 0,589 - 0,001 8- . . .
(11)
P
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
0,40 0,60
Valeur de blB
FIGURE 5 - Valeur de k, par rapport à b/B
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ISO 1438/1-1980 (F)
b) h doit être compris entre 0,03 et 0,75 m;
9.6.2 Formule SI.A?
c) b ne doit pas être inférieur à 0,30 m;
La formule S.I.A. pour la forme de base du déversoir est
d) p ne doit pas être inférieur à 0,lO m.
2
. . .
Q=C- d%b h3’* (13)
3
9.7.2 Formule /.M.F.T.*)
dans laquelle
La formule I.M.F.T. pour les déversoirs sans contraction
latérale est
3/2
V2
2
Q=C@b h+a . . .
(19)
2s
I 1
. . . (14)
dans laquelle;
Les limitations d’ordre pratique applicables à l’emploi de
la formule S.I.A. sont les suivantes :
a) h/p ne doit pas être supérieur à 1,O;
. . .
C = 0,627 + 0,018 0 (20)
b) b/B ne doit pas être inférieur à 0’3;
dans laquelle V, est la vitesse moyenne dans le chenal
c) h ne doit pas être inférieur à 0,025 B/b et pas
= Q/A,, où A, est l’aire de l’écoulement
d’approche, soit V,
supérieur à 0,80 m;
à la section de mesurage de la charge.
d) p ne doit pas être inférieur à 0,30 m.
Étant donné que Va est fonction de Q, il doit être calculé
Pour les déversoirs sans contraction latérale, la formule
par des approximations successives.
(14) devient
Les limitations d’ordre pratique applicables à l’emploi de
la formule I.M.F.T. sont :
0,000 615
c= 0,615 +
a) h/p ne doit pas être supérieur à 2,5;
h + 0,001 6 (15)
I[l + of5(&J] . . .
h ne doit pas être inférieur à 0,03 m;
b)
c) b ne doit pas être inférieur à 0,20 m;
9.7 Formule pour les déversoirs sans contraction latérale
(b/B = 1,O)
d) p ne doit pas être inférieur à 0,lO m.
En plus des formules (5) et (15), qui représentent le cas
1,O dans les formules Kindsvater-Carter et
limite de b/B =
S.I.A. pour les déversoirs ayant la forme de base, les formules
9.8 Précision des coefficients de débit - Déversoirs
suivantes sont recommandées seulement lorsque b/B = 1 ,O.
rectangulaires
La précision des mesurages de débit, effectués avec un
9.7.1 Formule de Rehbock (1929)
déversoir rectangulaire en mince paroi, dépend en premier
La formule de Rehbock sous la forme proposée en 1929 est lieu de la précision des mesurages de la charge et de la
largeur du déversoir, ainsi que de I’applicabilité des formules
2
et des coefficients de débit utilisé
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.