ISO 4363:1993
(Main)Measurement of liquid flow in open channels — Methods for measurement of suspended sediment
Measurement of liquid flow in open channels — Methods for measurement of suspended sediment
Specifies methods for detailed measurement of sediment concentration and also methods for routine sampling. Because sediment load is highly variable with stage and is also highly variable at the same stage in different floods, and because the bulk of sediment is carried in flood periods, accurate computation of total sediment flow in a period entails routine sampling at normal flows combined with frequent routine sampling on rise, peak and fall in floods.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthodes de mesurage des sédiments en suspension
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 4363
Second edition
1993-11-15
Measurement of liquid flow in open
- Methods for measurement of
channels
suspended sediment
Mesure de d6bit des liquides dans les canaux d&ouverts - M6thodes
de mesurage des sediments en suspension
Reference number
IS0 4363:1993(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 4363:1993(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
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. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 4363 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 113, Measurement of liquid flow in open channels, Sub-
Committee SC 6, Sediment transport.
This second edition cancels and replaces the first edition
(IS0 4363:1977), of which it constitutes a technical revision.
0 IS0 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 4363:1993(E)
Introduction
Sediment has been defined generally as solid particles which are moved,
or might be moved, by flow in a channel. It creates numerous problems
for the engineer, the agriculturist and the forester along the length of the
channel. It raises the stream bed, which increases the highwater level and
the risk of flood; it piles up in large quantities behind dams, thereby re-
ducing their capacities and hindering their functions; it causes rivers to
meander and often to leave their original courses and flow along a new
course, devastating vast areas of land; it silts up irrigation and navigation
channels, making them less efficient. The forester is confronted with soil
erosion and has to devise measures for effective soil conservation.
Erosion is caused by water, wind, ice and human activities such as culti-
vation, etc. Clods and aggregates of soil in the catchment area are broken
down into small particles which are thrown into suspension and carried
away as sediment. Not all the eroded material enters the stream channel.
The total amount of eroded material which travels from a source to a
downstream measuring point is termed the sediment transport.
Therefore, for thorough understanding of a particular problem, compre-
hensive knowledge of sediment movement and the methods of determi-
nation of sediment load is absolutely essential.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD IS0 4363:1993(E)
Measurement of liquid flow in open channels -
Methods for measurement of suspended sediment
1 Scope 3 Definitions
This International Standard specifies methods for de- For the purposes of this International Standard, the
definitions given in IS0 772 and the following defi-
tailed measurement of sediment concentration and
nitions apply.
also methods for routine sampling. Because sediment
load is highly variable with stage and is also highly
3.1 sediment transport: Movement of solids trans-
variable at the same stage in different floods, and
ported in any way by a flowing liquid. From the aspect
because the bulk of sediment is carried in flood peri-
of transport, the sum of the suspended load trans-
ods, accurate computation of total sediment flow in
ported and bed load transported. From the aspect of
a period entails routine sampling at normal flows
origin, the sum of the bed material load and the wash
combined with frequent routine sampling on rise,
load.
peak and fall in floods.
Details regarding the instruments used in the deter- 3.2 total load: From the aspect of transport of
mination of suspended sediment load are covered in sediment, the total load comprises bed load and sus-
IS0 3716. pended load, the latter including wash load. From the
aspect of origin of the sediment, the total load com-
prises the bed material load (including the suspended
portion) and the wash load (see figure 1).
3.3 bed material: Material, the particles of which
2 Normative references
are found in appreciable quantities in that part of the
bed affected by transport.
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions 3.4 bed material load: Part of the total sediment
of this International Standard. At the time of publi- transport which consists of the bed material and
cation, the editions indicated were valid. All standards whose rate of movement is governed by the trans-
are subject to revision, and parties to agreements porting capacity of the channel.
based on this International Standard are encouraged
to investigate the possibility of applying the most re- 3.5 suspended load: That part of the total sediment
cent editions of the standards indicated below. transported which is maintained in suspension by
Members of IEC and IS0 maintain registers of cur- turbulence in the flowing water for considerable peri-
rently valid International Standards. ods of time without contact with the stream bed. It
moves with practically the same velocity as that of the
I so 748:-J,
Measurement of liquid flow in open flowing water. It is generally expressed in mass or
channels
- Velocity-area methods. volume per unit of time.
IS0 772:1988, Liquid flow measurement in open 3.6 bed load: Sediment in almost continuous con-
channels
- Vocabulary and symbols. tact with the bed, carried forward by rolling, sliding
or hopping.
IS0 3716: 1977, Liquid flow measurement in open
channels - Functional requirements and character- 3.7 wash load: That part of the suspended load
istics of suspended sediment load sampiers. which is composed of particle sizes smaller than
1) To be published. (Revision of IS0 748:1979)
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
IS0 4363:1993(E)
those found in appreciable quantities in the bed ma- permanent suspension brought in from the catchment
terial. (wash load).
It is in near permanent suspension and, therefore, is Bed load and suspended load may occur simul-
transported through the stream without deposition. taneously, but the borderline between them is not
well defined. From the aspect of sediment transport,
The discharge of the wash load through a reach de-
the total load comprises bed load and suspended load,
pends only on the rate with which these particles be-
come available in the catchment and not on the the latter including wash load. From the aspect of
sediment origin, the total load comprises the bed
transport capacity of flow. It is generally expressed in
mass or volume per unit of time. material load (including the suspended portion) and
the wash load.
3.8 sediment concentration: Ratio of the mass or
volume of dry sediment in a water-sediment mixture
6 Measurement of suspended sediment
to the total mass or volume of the suspension.
load
4 Units of measurement
6.1 Principles of measurement
The units of measurement used in this International
There are two metho ds of measuring suspended
Standard are SI units. The concentration of suspended
sedim ent I oad, n amely:
sediment is preferably expressed in parts per million
(by mass or volume). For convenience, it is some-
a) the indirect method, in which the time-averaged
times expressed in grams or milligrams per litre.
concentration of the sediment and the time-
averaged current velocity at a point are measured
almost simultaneously, with the aid of separate
5 General
devices, and multiplied to obtain the sediment
load, or in which the discharge-weighted average
To help understand sediment transport and related
concentration of the sediment in the cross-section
terms, the flow of water over an artificially flattened
of the stream, collected by depth integration, is
bed of sediment may be considered. No movement
multiplied by the discharge of the stream to obtain
of bed material is observed at very low velocities; with
increasing velocity some particles begin to move by the sediment discharge;
sliding, rolling or hopping along the bed (bed load); at
b) the direct method, in which, with the aid of a sin-
still higher velocities particles of the bed are thrown
gle device, the time-averaged suspended
into suspension by turbulence (suspended load). The
sediment load at a point is measured directly.
suspended load also includes finer particles in near
Total load
(origin)
Figure 1 - Diagram of definitions
---------------------- Page: 6 ----------------------
IS0 4363:1993(E)
6.1.1 indirect method of measurement The value (qRi) is representative of an area (hai).
Therefore, the suspended load transport through the
sampling area (A) can be determined by using the
The time-averaged concentration of suspended
formula:
sediment (?j) and the time-averaged current velocity
(6) are measured almost simultaneously at a large
m
number of points (WE) in the sampling area of a cross-
. . .
Qs = z qSi Aai (3)
section” Each concentration and velocity is represen-
i=O
tative over a small area (Aai) of a sampling
cross-section. The sum of all the areas dai is the
NOTE 2 Since a suspended-sediment sampler cannot
sampling area (A).
take samples near the channel bed where concentration is
quite high, the suspended sediment load is determined for,
The suspended sediment load (Qs) is determined us-
and applicable only to, the “sampled zone” of the channel.
ing the formula
2;iFi Aai . . .
(1)
6.2 Site selection
i=O
Since the requirements for the selection of a site for
The right-hand side of the above equation shall be
measurement of suspended load are usually similar
multiplied by C when Q, is expressed as mass per unit
of time, where C is a coefficient having the dimension to those for discharge measurement, the site should
of mass of sediment per unit volume of flow. normally be selected in accordance with IS0 748.
The discharge-weighted concentration of suspended
sediment is collected with a depth-integrating sampler
at verticals in the cross-section of the stream (see
6.3 Requirements for measuring
6.4.3.2). The average concentration determined from
concentration of suspended sediment
these samples is multiplied by the stream discharge
to determine the suspended-sediment discharge.
The concentration of suspended sediment not only
changes from point to point in a cross-section, but
NOTE 1 Since a suspended-sediment sampler cannot
also fluctuates from moment to moment at a fixed
take samples near the channel bed where concentration is
point. The kind of sampler and the technique of sam-
quite high, the suspended sediment load is determined for,
pling used will depend on a large number of factors.
and applicable only to, the “sampled zone” of the channel.
The average suspended-sediment concentration at a
vertical in a cross-section can be determined either
by averaging over the depth, at each of a number of
points on the vertical, or by using a depth-integrating
sampler which automatically takes a sample in which
6.1.2 Direct method measurement
the concentration of suspended sediment is the av-
erage concentration on the vertical (see 6.4.3).
The water-sediment mixture flows through a sam-
pler in such a way that the mixture enters the nozzle
The suspended-sediment concentration in a flowing
of the sampler with almost the same velocity as that
stream, as well as the sediment particle size, gener-
of the undisturbed flow. Because of the decrease in
ally increases from top to bottom and also varies
velocity, the sediment material settles in the settling
across the section. The variation depends upon the
chambers of the instrument.
size and shape of the cross-section, the stage of flow
and other channel characteristics. Hence, a prelimi-
At the measuring point, the time-averaged suspended
nary investigation shall be made to select the sam-
sediment load per unit area 4si is determined directly
pling points on a vertical and also the number and
from the relation:
location of the sampling verticals, taking into con-
sideration the accuracy desired and the resources
1
=-
dt . . .
(2)
Gi t %i
available.
A comparative summary of the sampling methods and
where
their reliability is given in table 1, and the methods are
V
is a dimensionless coefficient, which may described in 6.4.3.
vary with grain size, current velocity and
For the determination of both the magnitude and the
the type of nozzle (see note 5 under
location of the point of mean concentration of
6.5.3.1);
sediment, sediment concentration shall be deter-
t is the measuring time. mined at several points on a vertical.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
IS0 4363:1993(E)
NOTES
6.4 Procedure for the computation of
sediment load from measurements obtained
3 Since both concentration and velocity fluctuate with re-
by the indirect method
spect to time in turbulent flow, from Cj = G+ c’j and
= vi -I- v/j it follows that (FQ = (CV)j + (C’Q. The indirect
vi
6.4.1 General
method, therefore, assumes implicitly that the time-
averaged sediment transport, (cV)j, is eq
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4363
Deuxième édition
1993-l l-l 5
Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts - Méthodes de
mesurage des sédiments en suspension
Measurement of liquid flow in open channels - Methods for
measuremen t of suspended sedimen t
Numéro de référence
ISO 4363:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’elaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comites techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique cree à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore etroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptes par les comites techniques
sont soumis aux comites membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mites membres votants.
La Norme internationale ISO 4363 a ete élaboree par le comité technique
lSO/TC 113, Mesure de d&bit des liquides dans les canaux découverts,
sous-comite SC 6, Transport solide.
Cette deuxieme edition annule et remplace la première édition
(ISO 4363:1977), dont elle constitue une revision technique.
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genéve 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
Introduction
Les sédiments sont généralement définis comme des particules solides
transportées, ou susceptibles d’être transportées, par l’ecoulement dans
un chenal. Ils créent de nombreux problèmes pour les ingénieurs, les
agriculteurs et les forestiers, tout le long du chenal. Ils elèvent le lit du
cours d’eau, ce qui augmente les hauteurs de crue et les risques d’inon-
dation; ils s’accumulent en grandes quantités derrière les barrages, et ainsi
diminuent la capacité et gênent le fonctionnement de ceux-ci; ils obligent
les rivieres a former des méandres et souvent a quitter leur lit initial pour
en adopter un nouveau, dévastant de larges zones de terre, ils envasent
les canaux d’irrigation et de navigation, et diminuent leur efficacité. Les
forestiers ont a faire face a l’érosion des sols et à trouver les moyens de
leur préservation efficace.
L’erosion est provoquée par l’eau, le vent, les glaces et les activités hu-
maines telles que les cultures, etc. Les mottes et agrégats de terre de la
surface de captation des eaux sont décomposés en petites particules, qui
sont emportees par les eaux sous forme de sediments en suspension.
Toutes les matiéres d’érosion ne sont pas emportées dans le chenal. La
quantité totale de matiéres d’érosion transportées, depuis la source jus-
qu’en un point de mesurage donne en aval, s’appelle transport de
sédiments.
Pour bien comprendre chacun des problèmes qui se posent, il est donc
absolument nécessaire de connaître à fond les mouvements de sédiments
et les methodes d’evaluation de la charge sédimentaire.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes de mesurage des sédiments
en suspension
ISO 772: 1988, Mesure de débit des liquides dans les
1 Domaine d’application
canaux découverts - Vocabulaire et symboles.
La présente Norme internationale prescrit des mé-
ISO 37 16: 1977, Mesure de debit des liquides dans les
thodes de mesurage détaille de la concentration en
canaux decouverts - Spécifications de fonction-
sediments ainsi que des méthodes d’échantillonnage
appareils
nement et caractéristiques des
de routine. Étant donne que la charge sédimentaire
d’echan tillonnage pour la détermination des charges
varie considerablement en fonction du niveau, et
sédimentaires en suspension.
aussi parce qu’elle varie considerablement au même
niveau durant differentes périodes de crue,’ et du fait
que la majeure partie des sédiments est entraînee
3 Définitions
durant les crues, un calcul précis de la charge sedi-
mentaire totale durant une période impose un échan-
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
tillonnage de routine durant les écoulements normaux
les définitions données dans I’ISO 772 et les défini-
et des échantillonnages de routine fréquents durant
tions suivantes s’appliquent.
les périodes de montée, de chute et de pointe des
crues. Mouvement des solides
3.1 transport solide:
transportes d’une maniere quelconque par un ecou-
Les details concernant les instruments utilises dans
lement de liquide. Du point de vue du transport, c’est
la détermination de la charge sédimentaire en sus-
la somme du transport des materiaux en suspension
pension sont indiques dans I’ISO 3716.
et du transport des matériaux en saltation. Du point
de vue de l’origine, c’est la somme des materiaux
charries et du ((wash load)).
2 Références normatives 3.2 charge sédimentaire totale: Du point de vue
du transport des sédiments, la charge sedimentaire
totale comprend les sédiments en saltatron et les
Les normes suivantes contiennent des dispositions
sédiments en suspension, ces derniers comprenant
qui, par suite de la réference qui en est faite, consti-
tuent des dispositions valables pour la présente également le «wash load)). Par contre, du point de
Norme internationale. Au moment de la publication, vue de l’origine des sédiments, la charge sédimen-
les editions indiquées étaient en vigueur. Toute taire totale comprend les materiaux charries (y com-
pris les sediments en suspension) et le ((wash load))
norme est sujette a révision et les parties prenantes
(voir figure 1).
des accords fondes sur la présente Norme internatio-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
3.3 matériaux du lit: Materiaux dont on trouve des
quer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-aprés. Les membres de la CEI et de I’ISO particules en quantité appréciable dans la partie du lit
affectee par le charriage.
possédent le registre des Normes internationales en
vigueur a un moment donne.
3.4 matériaux charriés: Partie du transport solide
comportant les materiaux du lit, dont la vitesse de
ISO 748: A) Mesure de débit des liquides dans les
mouvement est limitee par la capacité de transport
canaux découverts - Methodes d’exploration du
du chenal.
champ des vitesses.
1) À publier. (Révision de NS0 748:1979)
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
La concentration des sédiments en suspension s’ex-
3.5 sédiments en suspension: Partie de la charge
sedimentaire totale transportée par unité de temps, prime, de préférence, en parties par million (en masse
qui est maintenue par la turbulence en suspension ou en volume). Pour des raisons de convenance, elle
peut être exprimée en grammes ou en milligrammes
dans l’ecoulement pendant des durees considérables,
sans entrer en contact avec le lit du cours d’eau. Elle par litre.
se déplace pratiquement a la même vitesse que l’eau.
Elle s’exprime généralement en masse ou en volume
5 Généralités
par unite de temps.
Pour bien comprendre les mouvements des
3.6 sbdiments en saltation: Sediments se trouvant
sédiments et les termes qui s’y rapportent, on peut
en contact presque continu avec le lit, qui se dépla-
considérer un écoulement d’eau sur un lit de
cent par roulement, par glissement ou par bonds.
sédiments artificiellement aplani. À des vitesses très
faibles, on n’observe aucun mouvement des maté-
3.7 «wash loadx Partie des sédiments en suspen-
riaux du lit; puis, la vitesse augmentant, certaines
sion, qui se compose de particules plus petites que
particules commencent à se déplacer le long du lit par
_ ._ .
celles que l’on trouve en quantité appréciable dans les
glissement, par roulement ou par bonds (charriage par
matériaux du lit. Elle se trouve pratiquement en sus-
saltation); à des vitesses encore supérieures, les par-
pension constante et est entraînée sur tout le cours
ticules du lit sont mises en suspension par la turbu-
d’eau sans dépôt. Le debit ((wash load», dans un bief,
lence (charriage par suspension). Les sediments en
dépend seulement du taux de formation de ces parti-
suspension peuvent aussi se présenter sous la forme
cules dans la zone de captation des eaux et non de la
de particules encore plus fines, en suspension quasi
capacité de transport de l’eau. Le ccwash load)) s’ex-
permanente depuis le bassin de captation des eaux
prime généralement en masse ou en volume par unite
(«wash load))).
de temps.
On peut observer un charriage simultané par saltation
et par suspension, mais la délimitation des deux phé-
3.8 concentration en sbdiments: Proportion de la
nomenes n’est pas clairement définie. Si l’on se place
masse ou du volume des sediments secs dans un
du point de vue du transport des sédiments, la charge
mélange eau/sédiments, par rapport à la masse totale
sedimentaire totale comprend les sédiments en
ou au volume total de la suspension.
saltation et les sédiments en suspension, ces derniers
comprenant également le «wash load)). Si, par contre,
l’on se place du point de vue de l’origine des
4 Unités de mesure
sédiments, la charge sedimentaire totale comprend
Les unit& de mesure utilisees dans la présente les materiaux charries (y compris les sédiments en
Norme internationale sont les unités SI. suspension) et le «wash load)) (voir figure 1).
?
“Wash Load” en suspension
Sediments en
!
suspension
Charge sedimentaire
totale (origine) Charge sedimentaire
totale (transport)
-En suspension -
Materiaux
.
charries
Sediments en
Le long du lit
saltation
Schéma des définitions
Figure 1 -
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
6.1.2 Méthode directe de mesurage
6 Mesurage des sédiments en
.
suspension
Le mélange eau/sédiments pénètre dans la tuyère de
I’échantillonneur presque à la même vitesse que
l’ecoulement non perturbe. Étant donne la diminution
de la vitesse, les sédiments se déposent dans de
6.1 Principe de mesurage
vastes chambres d’échantillonnage à I’interieur de
l’instrument.
II existe deux méthodes de mesurage des sédiments
en suspension:
Au niveau du point de mesurage, la charge moyenne
de sédiments en suspension par unite d’aire, qsi, est
la méthode indirecte, dans laquelle on mesure
a)
determinée directement par la relation:
pratiquement en même temps, avec des disposi-
t
tifs distincts, la concentration dans le temps des
1
=-
dt . . .
(2)
sédiments et la vitesse moyenne du courant en 4Si t ‘%i
I
0
un point, les deux valeurs étant multipliées pour
obtenir la charge sedimentaire ou dans laquelle la
où
concentration moyenne pondérée sur le débit des
sédiments dans la section prélevés par intégration V est un facteur sans dimension, qui peut
de la profondeur est multipliée par le débit du varier avec la granulométrie, la vitesse du
cours d’eau pour obtenir le débit des sédiments; courant et le type de la tuyère (voir note
.
5) I
la méthode directe, dans laquelle on mesure sans
b)
est le temps de mesurage.
t
intermédiaire, à l’aide d’un seul dispositif, la charge
moyenne dans le temps des sediments en sus-
La valeur (qsi) est représentative d’une zone (Aai). Par
pension en un point donne.
conséquent, la charge de sediments en suspension
charriée à travers la zone de prélèvement A peut être
déterminée par la formule
6.1.1 M&hode indirecte de mesurage
m
. . .
QS = C & Aai
On mesure pratiquement en même temps, en un
i=O
grand nombre de points (m) de la zone de prélè-
vement d’une section, la concentration moyenne de
NOTE 2 L’échantillonneur de sédiments en suspension
sédiments en suspension (ci) et la vitesse moyenne
ne pouvant pas prélever d’échantillons près du lit du chenal,
du courant (5). Chaque concentration et chaque vi-
où la concentration est assez élevée, la charge de
tesse sont représentatives d’une petite zone (Aai) ou
sédiments en suspension n’est déterminée et ne vaut que
d’une section de prélèvement. La somme de toutes
pour la «zone de prélèvement)) du chenal.
les zones Aai représente la zone de prélèvement (A).
La charge de sédiments en suspension, Q,, est dé-
6.2 Choix du site de mesurage
terminée par la formule
Les criteres de choix d’un site de mesurage des
CVi Aai . . .
0
n,=f
sédiments en suspension étant généralement les
i=O
mêmes que ceux qui dictent le choix du site de me-
surage du débit, ce site sera choisi conformément à
Le second membre de la formule ci-dessus doit être
I’ISO 748.
multiplie par C lorsque QS est exprime en masse par
unite de temps, où C est un coefficient ayant la di-
mension de masse de sédiment par unité de volume
6.3 Conditions de mesurage de la
d’ecoulement.
concentration des sédiments en suspension
La concentration pondérée sur le débit des sediments
La concentration des sédiments en suspension
en suspension est prélevée avec un échantillonneur
change non seulement de point en point dans une
intégrateur de profondeur sur des verticales dans la
section, mais aussi d’instant en instant en un point
section du cours d’eau (voir 6.4.3.2). La concentration
détermine. Le type d’echantillonneur et la technique
moyenne determinée à partir de ces échantillons est
d’échantillonnage utilises dépendent d’un grand nom-
multipliée par le debit du cours d’eau pour determiner
bre de facteurs. La concentration moyenne des
le débit des sédiments en suspension.
sédiments en suspension sur une verticale de la sec-
tion peut se déterminer soit par intégration sur la
NOTE 1 L’echantillonneur de sediments en suspension
profondeur, en un certain nombre de points sur la
ne pouvant pas prélever d’échantillons près du lit du chenal,
verticale, soit à l’aide d’un echantillonneur intégrateur
où la concentration est assez élevée, la charge de
de profondeur, qui prélève automatiquement un
sédiments en suspension n’est déterminée et ne vaut que
echantillon dont la concentration en materiaux en
pour la «zone de prélèvement)) du chenal.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
suspension est égale à la concentration moyenne sur 6.4 Mode opératoire pour le calcul de la
la verticale (voir 6.4.3).
charge sédimentaire mesurée par la méthode
indirecte
La concentration des sédiments en suspension ainsi
que la grosseur des sédiments dans l’écoulement
6.4.1 Généralités
d’un cours d’eau augmentent de la surface vers le
fond et varient également transversalement dans la
Le mode opératoire pour calculer par la méthode in-
section. Cette variation dépend des dimensions et de
directe le débit de sédiments a partir des échantillons
la forme de la section, du niveau de l’écoulement et
prélevés par intégration de la profondeur est indique
d’autres caractéristiques du chenal. II est donc né-
en 6.1.1.
cessaire de procéder à un examen préliminaire pour
Le mode opératoire permettant d’obtenir le débit
choisir les points d’échantillonnage sur la verticale,
moyen de sédiments par unité de largeur est le sui-
ainsi que le nombre et l’emplacement des verticales
vant.
d’échantillonnage, compte tenu de la précision dé-
sirée et des moyens disponibles.
6.4.1.1 Tracer les courbes de répartition des vites-
Un résumé compare des méthodes d’échantillonnage ses et de concentration en sédiments, comme sur la
et de leur fidelite est donne dans le tableau 1 et les figure 2 a) et 2 b). Les courbes doivent être prolongées
méthodes sont décrites en 6.4.3. jusqu’à la zone d’échantillonnage.
Pour la détermination de l’emplacement et de I’im-
6.4.1.2 Déterminer le produit de la concentration
portante du point de concentration moyenne en moyenne (ci) par la vitesse moyenne (VJ aux points
sédiments, la concentration doit être determinee en
correspondant
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4363
Deuxième édition
1993-l l-l 5
Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts - Méthodes de
mesurage des sédiments en suspension
Measurement of liquid flow in open channels - Methods for
measuremen t of suspended sedimen t
Numéro de référence
ISO 4363:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’elaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comites techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique cree à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore etroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptes par les comites techniques
sont soumis aux comites membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mites membres votants.
La Norme internationale ISO 4363 a ete élaboree par le comité technique
lSO/TC 113, Mesure de d&bit des liquides dans les canaux découverts,
sous-comite SC 6, Transport solide.
Cette deuxieme edition annule et remplace la première édition
(ISO 4363:1977), dont elle constitue une revision technique.
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genéve 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
Introduction
Les sédiments sont généralement définis comme des particules solides
transportées, ou susceptibles d’être transportées, par l’ecoulement dans
un chenal. Ils créent de nombreux problèmes pour les ingénieurs, les
agriculteurs et les forestiers, tout le long du chenal. Ils elèvent le lit du
cours d’eau, ce qui augmente les hauteurs de crue et les risques d’inon-
dation; ils s’accumulent en grandes quantités derrière les barrages, et ainsi
diminuent la capacité et gênent le fonctionnement de ceux-ci; ils obligent
les rivieres a former des méandres et souvent a quitter leur lit initial pour
en adopter un nouveau, dévastant de larges zones de terre, ils envasent
les canaux d’irrigation et de navigation, et diminuent leur efficacité. Les
forestiers ont a faire face a l’érosion des sols et à trouver les moyens de
leur préservation efficace.
L’erosion est provoquée par l’eau, le vent, les glaces et les activités hu-
maines telles que les cultures, etc. Les mottes et agrégats de terre de la
surface de captation des eaux sont décomposés en petites particules, qui
sont emportees par les eaux sous forme de sediments en suspension.
Toutes les matiéres d’érosion ne sont pas emportées dans le chenal. La
quantité totale de matiéres d’érosion transportées, depuis la source jus-
qu’en un point de mesurage donne en aval, s’appelle transport de
sédiments.
Pour bien comprendre chacun des problèmes qui se posent, il est donc
absolument nécessaire de connaître à fond les mouvements de sédiments
et les methodes d’evaluation de la charge sédimentaire.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes de mesurage des sédiments
en suspension
ISO 772: 1988, Mesure de débit des liquides dans les
1 Domaine d’application
canaux découverts - Vocabulaire et symboles.
La présente Norme internationale prescrit des mé-
ISO 37 16: 1977, Mesure de debit des liquides dans les
thodes de mesurage détaille de la concentration en
canaux decouverts - Spécifications de fonction-
sediments ainsi que des méthodes d’échantillonnage
appareils
nement et caractéristiques des
de routine. Étant donne que la charge sédimentaire
d’echan tillonnage pour la détermination des charges
varie considerablement en fonction du niveau, et
sédimentaires en suspension.
aussi parce qu’elle varie considerablement au même
niveau durant differentes périodes de crue,’ et du fait
que la majeure partie des sédiments est entraînee
3 Définitions
durant les crues, un calcul précis de la charge sedi-
mentaire totale durant une période impose un échan-
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
tillonnage de routine durant les écoulements normaux
les définitions données dans I’ISO 772 et les défini-
et des échantillonnages de routine fréquents durant
tions suivantes s’appliquent.
les périodes de montée, de chute et de pointe des
crues. Mouvement des solides
3.1 transport solide:
transportes d’une maniere quelconque par un ecou-
Les details concernant les instruments utilises dans
lement de liquide. Du point de vue du transport, c’est
la détermination de la charge sédimentaire en sus-
la somme du transport des materiaux en suspension
pension sont indiques dans I’ISO 3716.
et du transport des matériaux en saltation. Du point
de vue de l’origine, c’est la somme des materiaux
charries et du ((wash load)).
2 Références normatives 3.2 charge sédimentaire totale: Du point de vue
du transport des sédiments, la charge sedimentaire
totale comprend les sédiments en saltatron et les
Les normes suivantes contiennent des dispositions
sédiments en suspension, ces derniers comprenant
qui, par suite de la réference qui en est faite, consti-
tuent des dispositions valables pour la présente également le «wash load)). Par contre, du point de
Norme internationale. Au moment de la publication, vue de l’origine des sédiments, la charge sédimen-
les editions indiquées étaient en vigueur. Toute taire totale comprend les materiaux charries (y com-
pris les sediments en suspension) et le ((wash load))
norme est sujette a révision et les parties prenantes
(voir figure 1).
des accords fondes sur la présente Norme internatio-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
3.3 matériaux du lit: Materiaux dont on trouve des
quer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-aprés. Les membres de la CEI et de I’ISO particules en quantité appréciable dans la partie du lit
affectee par le charriage.
possédent le registre des Normes internationales en
vigueur a un moment donne.
3.4 matériaux charriés: Partie du transport solide
comportant les materiaux du lit, dont la vitesse de
ISO 748: A) Mesure de débit des liquides dans les
mouvement est limitee par la capacité de transport
canaux découverts - Methodes d’exploration du
du chenal.
champ des vitesses.
1) À publier. (Révision de NS0 748:1979)
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
La concentration des sédiments en suspension s’ex-
3.5 sédiments en suspension: Partie de la charge
sedimentaire totale transportée par unité de temps, prime, de préférence, en parties par million (en masse
qui est maintenue par la turbulence en suspension ou en volume). Pour des raisons de convenance, elle
peut être exprimée en grammes ou en milligrammes
dans l’ecoulement pendant des durees considérables,
sans entrer en contact avec le lit du cours d’eau. Elle par litre.
se déplace pratiquement a la même vitesse que l’eau.
Elle s’exprime généralement en masse ou en volume
5 Généralités
par unite de temps.
Pour bien comprendre les mouvements des
3.6 sbdiments en saltation: Sediments se trouvant
sédiments et les termes qui s’y rapportent, on peut
en contact presque continu avec le lit, qui se dépla-
considérer un écoulement d’eau sur un lit de
cent par roulement, par glissement ou par bonds.
sédiments artificiellement aplani. À des vitesses très
faibles, on n’observe aucun mouvement des maté-
3.7 «wash loadx Partie des sédiments en suspen-
riaux du lit; puis, la vitesse augmentant, certaines
sion, qui se compose de particules plus petites que
particules commencent à se déplacer le long du lit par
_ ._ .
celles que l’on trouve en quantité appréciable dans les
glissement, par roulement ou par bonds (charriage par
matériaux du lit. Elle se trouve pratiquement en sus-
saltation); à des vitesses encore supérieures, les par-
pension constante et est entraînée sur tout le cours
ticules du lit sont mises en suspension par la turbu-
d’eau sans dépôt. Le debit ((wash load», dans un bief,
lence (charriage par suspension). Les sediments en
dépend seulement du taux de formation de ces parti-
suspension peuvent aussi se présenter sous la forme
cules dans la zone de captation des eaux et non de la
de particules encore plus fines, en suspension quasi
capacité de transport de l’eau. Le ccwash load)) s’ex-
permanente depuis le bassin de captation des eaux
prime généralement en masse ou en volume par unite
(«wash load))).
de temps.
On peut observer un charriage simultané par saltation
et par suspension, mais la délimitation des deux phé-
3.8 concentration en sbdiments: Proportion de la
nomenes n’est pas clairement définie. Si l’on se place
masse ou du volume des sediments secs dans un
du point de vue du transport des sédiments, la charge
mélange eau/sédiments, par rapport à la masse totale
sedimentaire totale comprend les sédiments en
ou au volume total de la suspension.
saltation et les sédiments en suspension, ces derniers
comprenant également le «wash load)). Si, par contre,
l’on se place du point de vue de l’origine des
4 Unités de mesure
sédiments, la charge sedimentaire totale comprend
Les unit& de mesure utilisees dans la présente les materiaux charries (y compris les sédiments en
Norme internationale sont les unités SI. suspension) et le «wash load)) (voir figure 1).
?
“Wash Load” en suspension
Sediments en
!
suspension
Charge sedimentaire
totale (origine) Charge sedimentaire
totale (transport)
-En suspension -
Materiaux
.
charries
Sediments en
Le long du lit
saltation
Schéma des définitions
Figure 1 -
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
6.1.2 Méthode directe de mesurage
6 Mesurage des sédiments en
.
suspension
Le mélange eau/sédiments pénètre dans la tuyère de
I’échantillonneur presque à la même vitesse que
l’ecoulement non perturbe. Étant donne la diminution
de la vitesse, les sédiments se déposent dans de
6.1 Principe de mesurage
vastes chambres d’échantillonnage à I’interieur de
l’instrument.
II existe deux méthodes de mesurage des sédiments
en suspension:
Au niveau du point de mesurage, la charge moyenne
de sédiments en suspension par unite d’aire, qsi, est
la méthode indirecte, dans laquelle on mesure
a)
determinée directement par la relation:
pratiquement en même temps, avec des disposi-
t
tifs distincts, la concentration dans le temps des
1
=-
dt . . .
(2)
sédiments et la vitesse moyenne du courant en 4Si t ‘%i
I
0
un point, les deux valeurs étant multipliées pour
obtenir la charge sedimentaire ou dans laquelle la
où
concentration moyenne pondérée sur le débit des
sédiments dans la section prélevés par intégration V est un facteur sans dimension, qui peut
de la profondeur est multipliée par le débit du varier avec la granulométrie, la vitesse du
cours d’eau pour obtenir le débit des sédiments; courant et le type de la tuyère (voir note
.
5) I
la méthode directe, dans laquelle on mesure sans
b)
est le temps de mesurage.
t
intermédiaire, à l’aide d’un seul dispositif, la charge
moyenne dans le temps des sediments en sus-
La valeur (qsi) est représentative d’une zone (Aai). Par
pension en un point donne.
conséquent, la charge de sediments en suspension
charriée à travers la zone de prélèvement A peut être
déterminée par la formule
6.1.1 M&hode indirecte de mesurage
m
. . .
QS = C & Aai
On mesure pratiquement en même temps, en un
i=O
grand nombre de points (m) de la zone de prélè-
vement d’une section, la concentration moyenne de
NOTE 2 L’échantillonneur de sédiments en suspension
sédiments en suspension (ci) et la vitesse moyenne
ne pouvant pas prélever d’échantillons près du lit du chenal,
du courant (5). Chaque concentration et chaque vi-
où la concentration est assez élevée, la charge de
tesse sont représentatives d’une petite zone (Aai) ou
sédiments en suspension n’est déterminée et ne vaut que
d’une section de prélèvement. La somme de toutes
pour la «zone de prélèvement)) du chenal.
les zones Aai représente la zone de prélèvement (A).
La charge de sédiments en suspension, Q,, est dé-
6.2 Choix du site de mesurage
terminée par la formule
Les criteres de choix d’un site de mesurage des
CVi Aai . . .
0
n,=f
sédiments en suspension étant généralement les
i=O
mêmes que ceux qui dictent le choix du site de me-
surage du débit, ce site sera choisi conformément à
Le second membre de la formule ci-dessus doit être
I’ISO 748.
multiplie par C lorsque QS est exprime en masse par
unite de temps, où C est un coefficient ayant la di-
mension de masse de sédiment par unité de volume
6.3 Conditions de mesurage de la
d’ecoulement.
concentration des sédiments en suspension
La concentration pondérée sur le débit des sediments
La concentration des sédiments en suspension
en suspension est prélevée avec un échantillonneur
change non seulement de point en point dans une
intégrateur de profondeur sur des verticales dans la
section, mais aussi d’instant en instant en un point
section du cours d’eau (voir 6.4.3.2). La concentration
détermine. Le type d’echantillonneur et la technique
moyenne determinée à partir de ces échantillons est
d’échantillonnage utilises dépendent d’un grand nom-
multipliée par le debit du cours d’eau pour determiner
bre de facteurs. La concentration moyenne des
le débit des sédiments en suspension.
sédiments en suspension sur une verticale de la sec-
tion peut se déterminer soit par intégration sur la
NOTE 1 L’echantillonneur de sediments en suspension
profondeur, en un certain nombre de points sur la
ne pouvant pas prélever d’échantillons près du lit du chenal,
verticale, soit à l’aide d’un echantillonneur intégrateur
où la concentration est assez élevée, la charge de
de profondeur, qui prélève automatiquement un
sédiments en suspension n’est déterminée et ne vaut que
echantillon dont la concentration en materiaux en
pour la «zone de prélèvement)) du chenal.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 4363:1993(F)
suspension est égale à la concentration moyenne sur 6.4 Mode opératoire pour le calcul de la
la verticale (voir 6.4.3).
charge sédimentaire mesurée par la méthode
indirecte
La concentration des sédiments en suspension ainsi
que la grosseur des sédiments dans l’écoulement
6.4.1 Généralités
d’un cours d’eau augmentent de la surface vers le
fond et varient également transversalement dans la
Le mode opératoire pour calculer par la méthode in-
section. Cette variation dépend des dimensions et de
directe le débit de sédiments a partir des échantillons
la forme de la section, du niveau de l’écoulement et
prélevés par intégration de la profondeur est indique
d’autres caractéristiques du chenal. II est donc né-
en 6.1.1.
cessaire de procéder à un examen préliminaire pour
Le mode opératoire permettant d’obtenir le débit
choisir les points d’échantillonnage sur la verticale,
moyen de sédiments par unité de largeur est le sui-
ainsi que le nombre et l’emplacement des verticales
vant.
d’échantillonnage, compte tenu de la précision dé-
sirée et des moyens disponibles.
6.4.1.1 Tracer les courbes de répartition des vites-
Un résumé compare des méthodes d’échantillonnage ses et de concentration en sédiments, comme sur la
et de leur fidelite est donne dans le tableau 1 et les figure 2 a) et 2 b). Les courbes doivent être prolongées
méthodes sont décrites en 6.4.3. jusqu’à la zone d’échantillonnage.
Pour la détermination de l’emplacement et de I’im-
6.4.1.2 Déterminer le produit de la concentration
portante du point de concentration moyenne en moyenne (ci) par la vitesse moyenne (VJ aux points
sédiments, la concentration doit être determinee en
correspondant
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.