ISO 9196:1992
(Main)Liquid flow measurement in open channels — Flow measurements under ice conditions
Liquid flow measurement in open channels — Flow measurements under ice conditions
Describes four water discharge measurement methods and two water stage measurement methods. Figures illustrate the principles.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Mesurage de débit dans des conditions de glace
La présente Norme internationale traite de la mesure de débit des liquides dans les rivières et les canaux dans des conditions de glace et fournit des renseignements supplémentaires à ceux qui figurent dans des Normes internationales publiées préalablement. La présente Norme internationale ne prescrit pas les instruments et le matériel de mesure qui sont traités dans d'autres Normes internationales.
General Information
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INTERNATIONAL
9196
STANDARD
First edi tion
1992-03-0 1
Liquid flow measurement in open channels -
Flow measurements under ice conditions
Mesure de debit des liquides dans ies canaux decouverts - Mesurage
de debit dans des conditions de glace
Reference number
ISO 9196: 1992(E)
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ISO 9196:1992(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national Standards bodies (ISO member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Esch 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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 % of the member
bodies casting a vote.
International Standard ISO 9196 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 113, Measurement of liquid f7ow in open channels, Sub-
Committee SC 7, Special Problems and methods of measurements.
0 ISO 1992
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 9196:1992(E)
Liquid flow measurement in open channels - Flow
measurements under ice conditions
ISO 1438-1:1980, Water flow measurement in open
1 Scope
channels using weirs and Venturi flumes - Part Ir
Thin-plate weirs.
This International Standard deals with water dis-
Charge measurements in rivers and channels under
ISO 3846:1989, Liquid f7ow measurement in open
ice conditions and provides information additional to
channels by weirs and flumes - Rectangular broad-
that published in previous International Standards.
crested weirs.
This International Standard does not specify meas-
ISO 3847:1977, Liquid f7ow measuremenf in open
uring instruments and equipment, which are dealt
channels by weirs and #umes - End-depth method
with in other International Standards.
for estimation of flow in rectangular channels wifh a
free 0 verfall.
ISO 4359:1983, Liquid f7ow measurement in open
channels - Rectangular, trapezoidal and U-shaped
2 Normative references
nunies.
The following Standards contain provisions which,
ISO 4360:1984, Liquid flow measurement in open
through reference in this text, constitute provisions
channels by weirs and flumes - Triangular Profile
of this International Standard. At the time of publi-
weirs.
cation, the editions indicated were valid. All stan-
dards are subject to revision, and Parties to
ISO 4377:1990, Liquid flow measurement in open
agreements based on this International Standard
channels - Fiat-V weirs.
are encouraged to investigate the possibility of ap-
plying the most recent editions of the Standards in-
ISO 5168:1978, Measurement of #uid flow - Esti-
dicated below. Members of IEC and ISO maintain
mation of uncertainty of a f7ow-rate measurement.
registers of currently valid International Standards.
WM0 (World Meteorological Organisation) Technical
ISO 555~1:1973, Liquid f7ow measurement in open
Note No. 117 (WM0 No. 280) Use of weirs and Flaumes
channels -- Dilution methods for measurement of
in stream gauging.
steady #OW - Part 1:
Constant-rate injection
method.
3 Definitions
ISO 555-2:1987, Liquid flow measurement in open
channels - Dilution methods for the measurement
For the purposes of this International Standard, the
of sfeady f7ow - Part 2: Integration method.
definitions given in ISO 772 apply.
ISO 7483979, Liquid flow measurement in open
channels - Velocity-area mefhods.
4 Methods of water discharge
ISO 772:1988, Liquid f7ow measurement in open measurement under ice conditions
channels - Vocabulary and symbols.
Discharges of water tan be measured under ice
ISO IIOO-2:1982, Liquid flow measurement in open
conditions using vetocity-area methods, represen-
channels - Part 2: Determination of the stage-
tative vertical methods dilution gauging methods
discharge rela tion.
and by means of notchk, weirs and flumes.
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ISO 91963 992(E)
4.1 Velocity-area method water period, are unsuitable for the measurement
of discharge owing to the multiplicity of channels,
may be suitable under Winter conditions since the
The principle of this method is described in ISO 748.
shallower channels may become blocked by slush
For channels in which a surface layer of ice exists,
or ice, leaving the main channel unblocked and
the Cross-sectional area of water flowing is taken as
flowing.
the area bounded by the bed line (or wetted per-
imeter) and the lower edge of the ice cover or slush.
When flow is between layers of ice, the cross-
4.1.2 Frequency sf water discharge measurements
sectional area also includes the area bounded by
the lower ice layer and the lower surface of the ice
The frequency of water discharge measurements
cover or slush.
during the Winter period shall be such as to ensure
a reliable estimation of the discharge. If conditions
of stable ice cover exist, methods of hydraulic in-
4.1.1 Selection of site
terpolation of Winter flow may be used. However,
under difficult conditions (such as those of unstable
Discharge measurements under ice conditions are
ice cover and incomplete freezing) measurements
usually conducted at the Same sites used for open
shall be taken as frequently as possible, since in this
channel measurements. The site may be unsuitabie
case the discharge is computed by the interpolation
for observations if
of the observed discharges. The time at which the
daily discharge measurement shall be made shall
a) more than 25 % of the cross-section is filled with
be determined from experimental data to ensure
slush, which is distributed unevenly over the
that a discharge measurement as close as possible
Cross-section;
to the daily mean value, in rivers with considerable
daily variations in discharge, is obtained.
b) dead zones occupy more than 10 % of the
cross-section;
4.1.3 Measurements of ice cover thickness
c) there are large areas with very low stream vel-
The ice cover thickness shall be measured using
ocities (less than 0,3 m/s) which cannot be
ice-measuring sticks which are lowered into holes
measured using current meters;
drilled by hand or using mechanical drills. A Zero
reading may also be obtained.
d) it is located in the backwater zone downstream
of an ice gorge or ice jam;
4.1.4 Measurements of slush depth
e) there is a large open water area that remains
unfrozen throughout the Winter (but see 4.1.7);
For small depths of slush, measurements may be
made using an ice-measuring stick. The slush depth
f) it is liable to ice up owing to the freezing of water
is indicated by a Change in the resistance to clock-
flowing through Cracks on the surface of the ice
wise and anticlockwise rotation of the stick during its
cover indicating a possible breakup of the ice.
rise, i.e. the resistance to rotation increases when
the slush layer is reached. For thicker depths of
During the open water period, i.e. the period when
slush, measurements may be made in a similar
there is no ice cover, sites additional to those
manner using a special rod with a stop plate or a
normally used for water discharge measurements
perforated disc attached to its end. In addition, cur-
should be selected and marked on the banks. After
rent meters are frequently used for slush depth
the ice cover at the river resch selected for
measurements. The current meter is lowered below
measurements has stabilized, a preliminary Survey
the slush layers and is then gradually lifted until a
shall be made to select a longitudinal Profile with a
Zero reading is obtained. lt should be borne in mind,
length equal to several widths and an appropriate
however, that the actual slush depth may be some-
number of holes shall be drilled along the Profile to
what smaller than that obtained by measurement,
determine the occurence of slush and its distri-
because a Zero reading will also be obtained when
bution. In channels in which slush is found to be
the flow velocity decreases to 0,03 m/s to 0,04 m/s.
present, and when it is impossible to select another
measurement resch, the measurement site shall be
4.1.5 Determination of the effective depth
located at the centre of a uniform river resch.
Following the preliminary choice of the site, four or In an ice-covered channel, the effective depth is
computed by subtracting the distance between the
five holes shall be drilled across the river at equal
water surface and the bottom of the ice layer or
distances to determine whether a regular velocity
slush from the total depth. The total water depth in
distribution exists and to establish the slush and ice
the channel is measured using a rod or a cable-
thickness over the Cross-section. Sites in which
suspended sounding weight which is lowered using
slush divides the rlver lnto separate streams shall
a winch; the latter method is similar to the depth
be avoided. Braided channels which, in the open
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ISO 9196:1992(E)
measurements made from a boat under open chan- contain substantially equal proportions of the
nel conditions. total water discharge.
) The location of the vertical shall be such as to
4.1.6 Flow velocity measurements
reflect the flow structure and the Cross-section
of the river bottom in the best possible way.
4.1.6.1 Use of current meters under Winter
conditions
) The distance between each vertical shall exceed
the Propeller diameter of the current meter-;
Flow velocity measurements are carried out using
therefore, in very small rivers (brooks) there may
current meters which arc lowered into holes drilled
be a small number of verticals.
in the ice cover. Special equipment has been devel-
oped (e.g. the arm-rotating installation, see figure 1)
The Profile of the bottom at the gauging Station shall
to enable a current meter to be lowered vertically
be determined and the location of the verticals shall
into a hole and then for it to be rotated into a hori-
be selected Prior to the formation of ice cover. When
zontal Position. When a sufficiently deep and wide
this is not feasible, approximately 20 holes shall be
hole is available, a Standard current meter with a
drilled along the Cross-section at equal distances.
suspended weight or a current meter on a rod may
(From hydrometric practice it has been found that
be lowered directly in a horizontal position. The
20 is the minimum number of holes required to re-
current meter tan be lowered using a Suspension
produce the channel Profile with sufficient accuracy.)
rod, a hand-operated cable (for small depths) or ca-
Additional holes shall then be drilled to ensure suf-
ble Suspension equipment (for depths exceeding
ficient accuracy of discharge measurements. The
3 m to 4 m). During velocity measurements, the de-
location of the edges of the channel Cross-section
vice by which the current meter is held shall be lo-
shall be determined after a!! other necessary holes
cated near the upstream side of the hole and shall
have been drilled, since it is easy to blunt the tip of
be held rigidly at the upper edge of the hole to avoid
the drill during this procedure.
the influence of vertical Stage pulsation.
4.1.6.3 Velocity measurements an a vertical
To prevent the current meter from freezing up when
it is carried between one measurement site and an-
Owing to roughness of the lower surface of the ice
other, it may be placed in a bucket containing
sheet, the vertical velocity curve for the Winter pe-
heated water, or in a hot-air chamber. In measure-
riod differs from that under open-channel conditions.
ment sites with shallow water depth, when the cur-
At the lower surface of the ice cover, the velocity
rent meter is lowered on a rod without a tailpiece,
distribution is very similar to that found in a Pipe.
care shall be taken to ensure the correct Position of
The degree of reduction in velocity varies with the
the current meter with regard to direction of flow at
roughness of the lower surface of the ice.
the site. In measurement sites where slush is pres-
ent, vane current meters may be used in preference
If depth permits, the distance from the current meter
to cup-type meters which are liable to become
axis to the river bed and that from the current meter
blocked by slush ice.
axis to the lower ice surface should be no less than
twice the diameter of the vane propeller.
Before the current meter is lowered, it is advisable
to clean a passage in the slush by means of a steel
Proceeding from the above criterion, the one-Point
or wooden pole with discs or by using an elliptical
method tan be applied where the effective depth is
(round-shaped) weight suspended on a cable.
about 0,30 m to ?,O m; in this case, the current meter
is located at 0,5 times the effective depth. To com-
4.1.6.2 Selection of verticals for velocity
pute the mean velocity, a coefficient of 0,88 to 0,90
measurements
shall be applied (see ISO 748).
The principles governing the location of velocity When the effective depth is equal to or exceeds
verticals under ice conditions are similar to those 1,O m, the two-Point method is preferable (at 0,2, 0,6
governing the location of velocity verticals under and 0,8 times the effective depth). For greater effec-
open channel conditions. These principles are as tive depths, velocities may be measured at three
folIows.
Points (at 0,15, 0,5 and 0,85 times the effective
depth). However, to ensure a high accuracy of water
a) The minimum number of velocity verticals shall discharge measurements, current velocities should
be measured at six Points, i.e. at 0,2, 0,4, 0,6 and 0,8
be 20, to ensure sufficient accuracy in velocity
interpolation with respect to the channel width. times the effective depth, and at the lower surface
Sections between successive verticals shall of the ice and the bottom of the river.
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ISO 9196:1992(E)
4.1.6.4 Computation of mean velocity on a vertical The flow velocities above the ice shall be measured
using procedures similar to those for ice-free chan-
nel discharge measurements.
When the two-Point or three-Point method is used,
the mean velocity on a vertical shall be computed
lf the channel freezes to the bottom in Winter and is
as the arithmetic mean of the measured values. For
frlled with ice and Snow, it is advisable to make, be-
six-Point measurements, the following equation (see
fore the Start of the spring flood, a ditch in the Snow
ISO 748) shall be used to compute the mean velocity
0,s m to 1,O m wide and no less tha
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1992-03-O 1
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Mesurage de débit dans des
conditions de glace
urement in open Flow measurements under
Liquid t7ow meas channels -
ice conditions
Numéro de référence
ISO 9196:1992(F)
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ISO 9196:1992(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9196 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts, sous-comité SC 7, Problèmes spéciaux et méthodes de mesurage.
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée 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-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE ISO 9196:1992(F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Mesurage de débit dans des conditions de glace
ISO 772:1988, Mesure de débit des liquides dans /es
1 Domaine d’application
canaux découverts
- Vocabulaire et symboles.
La présente Norme internationale traite de la me-
ISO 1 IOO-2:1982, Mesure de débit des liquides dans
sure de débit des liquides dans les rivières et les
les canaux découverts - Partie 2: Détermination de
canaux dans des conditions de glace et fournit des
la relation hauteur-débit.
renseignements supplémentaires à ceux qui figurent
dans des Normes internationales publiées préala-
ISO 1438-1:1980, Mesure de débit de /‘eau dans les
blement. ,
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
canaux Venturi - Partie 1: Déversoirs en mince pa-
La présente Norme internationale ne prescrit pas
roi.
les instruments et le matériel de mesure qui sont
traités dans d’autres Normes internationales.
ISO 3846:1989, Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
canaux-jaugeurs - Déversoirs rectangulaires à seuil
épais.
ISO 3847:1977, Mesure de débit des liquides dans les
2 Références normatives
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
canaux jaugeurs - Méthode d’évaluation du débit
Les normes suivantes contiennent des dispositions
par détermination de la profondeur en bout des
qui, par suite de la référence qui en est faite,
chenaux rectangulaires à déversement dénoyé.
constituent des dispositions valables pour la pré-
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
ISO 435911983, Mesure de débit des liquides dans les
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
canaux découverts - Canaux jaugeurs à col rectan-
Toute norme est sujette à révision et les parties
gulaire, à col trapézoïdal et à col en U.
prenantes des accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la
ISO 436011984, Mesure de débit des liquides dans les
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
canaux jaugeurs - Déversoirs à profil triangulaire.
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur à un moment donné.
ISO 4377:1990, Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts - Déversoirs en V ouvert.
ISO 555-1:1973, Mesure de débit des liquides dans
les canaux découverts - Méthodes de dilution pour
ISO 516811978, Mesure de débit des fluides - Calcul
le mesurage du débit en régime permanent -
de l’erreur limite sur une mesure de débit.
Partie 1.1 Méthode d’injection à débit constant.
OMM (Organisation météorologique mondiale), Note
ISO 555.2:1987, Mesure de débit des liquides dans
technique no 117 (OMM no 280) Utilisation de
les canaux découverts - Méthodes de dilution pour
déversoirs et de canaux jaugeurs pour le jaugeage
le mesurage du débit en régime permanent -
en rivière.
Partie 2: Méthode par intégration.
ISO 748:1979, Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts - Méthodes d’exploration du
champ des vitesses.
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ISO 9196:1992(F)
Pendant la période d’eau ouverte, c’est-à-dire la
3 Définitions
période où n’existe pas de couverture de glace, il
est préférable de choisir d’autres emplacements
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
pour les mesurages du débit d’eau et de les mar-
nale, les définitions données dans I’ISO 772 s’appli-
quer sur les rives. Après la stabilisation de la cou-
quent.
verture de glace au bief choisi pour les mesurages,
il est nécessaire d’effectuer un levé préliminaire
4 Méthode de mesure de débit d’eau
pour choisir un profil longitudinal de longueur égale
dans des conditions de glace à plusieurs largeurs et de forer un nombre conve-
nable de trous le long du profil en vue de déterminer
Les débits d’eau peuvent être mesurés dans des la présence de boue et sa répartition. En cas de
présence de boue dans les canaux et lorsqu’il n’est
conditions de glace par les méthodes d’exploration
pas possible de choisir un autre bief de mesure,
du champ des vitesses, les méthodes de dilution et
au moyen de déversoirs à échancrures, de l’emplacement doit être choisi au centre d’un bief
uniforme.
déversoirs et de canaux jaugeurs.
Après le choix préliminaire de l’emplacement, qua-
4.1 Méthode d’exploration du champ des
tre ou cinq trous doivent être forcés à travers la ri-
vitesses
vière à des distances égales en vue de déterminer
s’il existe une distribution régulière des vitesses
Le principe de cette méthode est décrit dans
ainsi que d’établir l’épaisseur de la boue et de la
I’ISO 748.
glace sur la section. Les emplacements présentant
de la boue séparant la rivière en des cours d’eau
Dans le cas de canaux dont la surface est couverte
séparés doivent être évités. Des canaux ayant un
d’une couche de glace, on prend comme aire de la
écoulement anastomosé et qui pendant la période
section de l’écoulement l’aire limitée par le profil
d’eau ouverte ne conviennent pas aux mesurages
du lit (ou périmètre mouillé) et le bord inférieur de
de débit par suite de la multitude de canaux, peu-
la couverture de glace ou de la boue. Quand
vent convenir dans des conditions d’hiver, étant
l’écoulement a lieu entre les couches de glace,
donné que les canaux peu profonds peuvent être
l’aire de la section comprend également l’aire limi-
bouchés par la glace ou la boue, laissant le canal
tée par la couche inférieure de glace et la surface
principal débouché et coulant.
inférieure de la couverture de glace ou de boue.
Choix de I’emplacement
4.1 .l
4.1.2 Fréquence du mesurage du débit d’eau
Les mesurages de débit dans des conditions de
La fréquence du mesurage du débit d’eau pendant
glace sont généralement effectués au même em-
la période hivernale doit être choisie pour permettre
placement où sont effectués les mesurages de débit
d’assurer une estimation fiable du débit. Lorsque
dans les canaux découverts. L’emplacement peut
des conditions de couverture de glace stable exis-
ne pas convenir pour les observations si
tent, des méthodes d’interpolation hydraulique de
l’écoulement pendant l’hiver, peuvent être utilisées.
a) plus de 25 % de la section est remplie de boue
Toutefois, dans des conditions difficiles (telles que
qui n’est pas régulièrement répartie sur la sec-
couverture de glace instable et congélation incom-
tion;
plète), les mesurages doivent être effectués aussi
souvent que possible parce que dans ces condi-
mortes occupent plus de 10 % de la
les zones
W tions, le débit est calculé par interpolation des dé-
section;
bits observés. Le moment auquel doit être effectué
le mesurage du débit journalier doit être déterminé
c) il existe de vastes zones avec des vitesses
à partir des données expérimentales de facon à
d’écoulement très faibles (inférieures 8 0,3 m/s)
s’assurer qu’un mesurage de débit, le plus proche
qui ne peuvent pas être mesurées avec des
possible de la valeur moyenne journalière dans les
moulinets;
rivières présentant des variations journalières de
débit, est obtenu.
d) il est situé dans la zone de remous en aval d’un
em bâcle;
4.1.3 Mesurage de l’épaisseur de la couverture de
glace
e) il existe une vaste zone d’eau ouverte qui reste
dégelée pendant tout l’hiver (mais voir 4.1.7);
L’épaisseur de la couverture de glace doit être me-
f) il existe des givrages par suite de la congélation surée à l’aide de bâtons de mesurage de glace qui
sont abaissés dans les trous forés à la main ou à
de l’eau s’écoulant à travers des fissures sur la
surface de la couverture de glace indiquant une l’aide de forets mécaniques. Une indication zéro
débâcle éventuelle de la glace. peut également être obtenue.
2
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ISO 9196:1992(F)
Mesurage de la profondeur de la boue
4.1.4 bord supérieur du trou pour éviter l’influence de la
pulsation du niveau vertical.
Dans le cas de faible profondeur de la boue, les
Pour empêcher le moulinet de se congeler lorsqu’il
mesurages peuvent être effectués à l’aide d’un bâ-
est déplacé d’un emplacement de mesure à un au-
ton de mesurage de glace. La profondeur de la boue
tre, il peut être placé dans un seau contenant de
est indiquée par une variation de la résistance à la
l’eau chaude ou dans un caisson à air chaud. Dans
rotation du bâton vers la droite et vers la gauche
les emplacements de mesure peu profonds, lorsque
quand il est remonté, c’est-à-dire la résistance à la
le moulinet est abaissé à l’aide d’une perche
rotation augmente, lorsque la couche de boue est
n’ayant aucune ailette de queue, il faut veiller à ce
atteinte. Lorsque la couche de boue est plus
que le moulinet soit dans une position correcte par
épaisse, les mesurages peuvent être effectués de la
rapport à la direction de l’écoulement à I’empla-
même manière à l’aide d’une tige spéciale avec une
cernent. S’il y a de la boue, les moulinets à ailettes
plaque d’arrêt ou un disque perforé attaché à son
peuvent être utilisés car les moulinets à coupelles
extrémité. Des moulinets sont souvent utilisés pour
peuvent être bouchés par la boue.
les mesurages de la profondeur de la boue. Le
moulinet est abaissé en dessous de la couche de
Avant d’abaisser le moulinet, il est préférable de
boue et ensuite il est soulevé graduellement jusqu’à
frayer un passage dans la boue à l’aide d’une per-
ce qu’une indication zéro soit obtenue. II faut, tou-
che en acier ou en bois avec des disques ou à l’aide
tefois, garder à l’esprit que la profondeur de boue
d’un poids elliptique (de forme ronde) suspendu à
réelle peut être dans une certaine mesure plus fai-
un câble.
ble que celle obtenue par des mesurages, du fait
qu’une indication zéro sera également obtenue
lorsque la vitesse de l’écoulement ralentit à
4.1.6.2 Choix des verticales pour les mesurages de
0,03 m/s à 0,04 m/s.
la vitesse
4.1.5 Détermination de la profondeur effective Comme dans le cas des mesurages dans les canaux
découverts, l’emplacement des verticales dans des
Dans un canal recouvert de glace, la profondeur ef- conditions de glace est défini par les principes sui-
fective est calculée en soustrayant la distance entre vants:
la surface de l’eau et le fond de la couche de glace
Le nombre de verticales doit être d’au moins 20
ou de boue de la profondeur totale. La profondeur
totale de l’eau dans le canal est mesurée à l’aide en vue d’assurer une précision suffisante de
d’une perche ou d’un saumon suspendu à un câble
l’interpolation des vitesses, compte tenu de la
et abaissé à l’aide d’un treuil; cette dernière mé- largeur du chenal. Les sections entre des verti-
thode est identique aux mesurages de profondeur cales successives doivent contenir des portions
effectués à partir d’un canot dans des conditions de sensiblement égales du débit total d’eau.
canal découvert.
L’emplacement de la verticale doit être tel qu’il
b)
puisse refléter de la meilleure manière possible
Mesurages de la vitesse de l’écoulement
4.1.6
la structure de l’écoulement et la section du lit
de la rivière.
4.1.6.1 Utilisation de moulinets dans des conditions
d’hiver
La distance entre les verticales doit être supé-
C)
rieure au diamètre de l’hélice du moulinet; ce-
Les mesurages de la vitesse de l’écoulement sont
pendant, dans le cas de très petites rivières
effectués à l’aide de moulinets qui sont abaissés
(ruisseaux), quelques verticales suffiraient.
dans des trous percés dans la couverture de glace.
Un équipement spécial a été mis au point (par
Le profil du fond à la station de jaugeage doit être
exemple, dispositif à bras rotatif, voir figure 1) pour
déterminé et l’emplacement des verticales choisi
pouvoir abaisser verticalement le moulinet dans un
avant la formation de la couverture de glace. Lors-
trou et ensuite le placer dans une position horizon-
que ceci n’est pas possible, environ 20 trous doivent
tale. Lorsqu’il existe un trou assez profond et large, être percés le long de la section à des distances
un moulinet normalisé avec des poids suspendus égales. (II a été constaté par la pratique que 20 était
ou bien un moulinet suspendu à une perche peut le nombre minimal de trous nécessaires pour re-
être abaissé directement dans une position hori-
produire le profil du chenal avec une précision suf-
zontale. Le moulinet peut être abaissé à l’aide d’une fisante). Des trous supplémentaires doivent ensuite
perche, d’un câble à fonctionnement manuel (pour être percés pour assurer une précision suffisante
les profondeurs faibles) ou d’un équipement sus- des mesurages de débit. L’emplacement des bords
pendu à un câble (pour des profondeurs de plus de de la section du chenal doit être déterminé en der-
3 m à 4 m). Lors des mesurages de la vitesse, le nier lieu, après le forage de tous les trous néces-
dispositif qui maintient doit être situé prés du côté saires du fait que l’extrémité du foret peut
amont du trou et doit être tenu de façon rigide au
s’émousser facilement pendant cette procédure.
3
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9196:1992(F)
4.1.6.3 Mesurages de la vitesse sur une verticale des glaces sur de grandes rivières, la méthode en
vol est pratiquement la seul méthode sûre à utiliser.
Par suite de la rugosité de la surface inférieure de Lorsque la glace en dérive est régulièrement répar-
la couche de glace, la courbe des vitesses pour la tie sur la rivière, les glacons flottants peuvent être
période d’hiver diffère de celle pour les conditions photographiés pour déterminer le débit de la même
de canaux découverts. Sur la surface inférieure de manière qu’en utilisant des flotteurs. En cas de ré-
partition irrégulière de la glace sur la largeur de la
la couverture de glace, la distribution des vitesses
est pour une grande part similaire à la distribution riviére, des flotteurs spéciaux doivent être jetés d’un
des vitesses dans une tuyauterie. Le degré de ré- avion dans la partie d’eau ouverte de la rivière, et
duction des vitesses varie avec la rugosité de la des photographies supplémentaires doivent être
surface inférieure de la glace. prises.
Si la profondeur le permet, la distance de l’axe du
4.1.8 Mesurages de débit dans des conditions de
moulinet au lit de la rivière ainsi que la distance de
plusieurs couches de glace
l’axe du moulinet à la surface inférieure de la glace
ne doit pas être de moins de deux fois le diamètre
Lorsqu’on observe deux ou plusieurs couches de
de l’hélice de l’ailette.
glace à l’emplacement de mesure, les mesurages
de débit doivent être faits dans un autre empla-
Ainsi, on peut appliquer la méthode du point unique
cement. Une corrélation doit être établie entre les
pour une profondeur effective d’environ 0,30 m à
débits déterminés en cet autre emplacement et les
1,O m lorsque le moulinet est placé à 0,5 fois de la
niveaux de l’eau à la station de jaugeage perma-
profondeur effective. Il faut un coefficient de 0,88 à
nente.
0,90 pour calculer la vitesse moyenne (voir ISO 748).
Lorsque la profondeur effective est égale ou supé-
4.1.9 Mesurages de débit dans des conditions
rieure à 1,0 m, la méthode des deux points est pré-
d’écoulement d’eau au-dessus de la glace
férable (à 0,2, 0,6 et 0,8 fois la profondeur effective).
À des profondeurs effectives plus grandes, on peut
Si l’eau s’écoule au-dessus et au-dessous de la
généralement mesurer les vitesses en trois points
surface de la glace, les débits au-dessus et au
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1992-03-O 1
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Mesurage de débit dans des
conditions de glace
urement in open Flow measurements under
Liquid t7ow meas channels -
ice conditions
Numéro de référence
ISO 9196:1992(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9196:1992(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9196 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts, sous-comité SC 7, Problèmes spéciaux et méthodes de mesurage.
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée 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-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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NORME INTERNATIONALE ISO 9196:1992(F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Mesurage de débit dans des conditions de glace
ISO 772:1988, Mesure de débit des liquides dans /es
1 Domaine d’application
canaux découverts
- Vocabulaire et symboles.
La présente Norme internationale traite de la me-
ISO 1 IOO-2:1982, Mesure de débit des liquides dans
sure de débit des liquides dans les rivières et les
les canaux découverts - Partie 2: Détermination de
canaux dans des conditions de glace et fournit des
la relation hauteur-débit.
renseignements supplémentaires à ceux qui figurent
dans des Normes internationales publiées préala-
ISO 1438-1:1980, Mesure de débit de /‘eau dans les
blement. ,
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
canaux Venturi - Partie 1: Déversoirs en mince pa-
La présente Norme internationale ne prescrit pas
roi.
les instruments et le matériel de mesure qui sont
traités dans d’autres Normes internationales.
ISO 3846:1989, Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
canaux-jaugeurs - Déversoirs rectangulaires à seuil
épais.
ISO 3847:1977, Mesure de débit des liquides dans les
2 Références normatives
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
canaux jaugeurs - Méthode d’évaluation du débit
Les normes suivantes contiennent des dispositions
par détermination de la profondeur en bout des
qui, par suite de la référence qui en est faite,
chenaux rectangulaires à déversement dénoyé.
constituent des dispositions valables pour la pré-
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
ISO 435911983, Mesure de débit des liquides dans les
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
canaux découverts - Canaux jaugeurs à col rectan-
Toute norme est sujette à révision et les parties
gulaire, à col trapézoïdal et à col en U.
prenantes des accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la
ISO 436011984, Mesure de débit des liquides dans les
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
canaux découverts au moyen de déversoirs et de
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
canaux jaugeurs - Déversoirs à profil triangulaire.
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur à un moment donné.
ISO 4377:1990, Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts - Déversoirs en V ouvert.
ISO 555-1:1973, Mesure de débit des liquides dans
les canaux découverts - Méthodes de dilution pour
ISO 516811978, Mesure de débit des fluides - Calcul
le mesurage du débit en régime permanent -
de l’erreur limite sur une mesure de débit.
Partie 1.1 Méthode d’injection à débit constant.
OMM (Organisation météorologique mondiale), Note
ISO 555.2:1987, Mesure de débit des liquides dans
technique no 117 (OMM no 280) Utilisation de
les canaux découverts - Méthodes de dilution pour
déversoirs et de canaux jaugeurs pour le jaugeage
le mesurage du débit en régime permanent -
en rivière.
Partie 2: Méthode par intégration.
ISO 748:1979, Mesure de débit des liquides dans les
canaux découverts - Méthodes d’exploration du
champ des vitesses.
1
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ISO 9196:1992(F)
Pendant la période d’eau ouverte, c’est-à-dire la
3 Définitions
période où n’existe pas de couverture de glace, il
est préférable de choisir d’autres emplacements
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
pour les mesurages du débit d’eau et de les mar-
nale, les définitions données dans I’ISO 772 s’appli-
quer sur les rives. Après la stabilisation de la cou-
quent.
verture de glace au bief choisi pour les mesurages,
il est nécessaire d’effectuer un levé préliminaire
4 Méthode de mesure de débit d’eau
pour choisir un profil longitudinal de longueur égale
dans des conditions de glace à plusieurs largeurs et de forer un nombre conve-
nable de trous le long du profil en vue de déterminer
Les débits d’eau peuvent être mesurés dans des la présence de boue et sa répartition. En cas de
présence de boue dans les canaux et lorsqu’il n’est
conditions de glace par les méthodes d’exploration
pas possible de choisir un autre bief de mesure,
du champ des vitesses, les méthodes de dilution et
au moyen de déversoirs à échancrures, de l’emplacement doit être choisi au centre d’un bief
uniforme.
déversoirs et de canaux jaugeurs.
Après le choix préliminaire de l’emplacement, qua-
4.1 Méthode d’exploration du champ des
tre ou cinq trous doivent être forcés à travers la ri-
vitesses
vière à des distances égales en vue de déterminer
s’il existe une distribution régulière des vitesses
Le principe de cette méthode est décrit dans
ainsi que d’établir l’épaisseur de la boue et de la
I’ISO 748.
glace sur la section. Les emplacements présentant
de la boue séparant la rivière en des cours d’eau
Dans le cas de canaux dont la surface est couverte
séparés doivent être évités. Des canaux ayant un
d’une couche de glace, on prend comme aire de la
écoulement anastomosé et qui pendant la période
section de l’écoulement l’aire limitée par le profil
d’eau ouverte ne conviennent pas aux mesurages
du lit (ou périmètre mouillé) et le bord inférieur de
de débit par suite de la multitude de canaux, peu-
la couverture de glace ou de la boue. Quand
vent convenir dans des conditions d’hiver, étant
l’écoulement a lieu entre les couches de glace,
donné que les canaux peu profonds peuvent être
l’aire de la section comprend également l’aire limi-
bouchés par la glace ou la boue, laissant le canal
tée par la couche inférieure de glace et la surface
principal débouché et coulant.
inférieure de la couverture de glace ou de boue.
Choix de I’emplacement
4.1 .l
4.1.2 Fréquence du mesurage du débit d’eau
Les mesurages de débit dans des conditions de
La fréquence du mesurage du débit d’eau pendant
glace sont généralement effectués au même em-
la période hivernale doit être choisie pour permettre
placement où sont effectués les mesurages de débit
d’assurer une estimation fiable du débit. Lorsque
dans les canaux découverts. L’emplacement peut
des conditions de couverture de glace stable exis-
ne pas convenir pour les observations si
tent, des méthodes d’interpolation hydraulique de
l’écoulement pendant l’hiver, peuvent être utilisées.
a) plus de 25 % de la section est remplie de boue
Toutefois, dans des conditions difficiles (telles que
qui n’est pas régulièrement répartie sur la sec-
couverture de glace instable et congélation incom-
tion;
plète), les mesurages doivent être effectués aussi
souvent que possible parce que dans ces condi-
mortes occupent plus de 10 % de la
les zones
W tions, le débit est calculé par interpolation des dé-
section;
bits observés. Le moment auquel doit être effectué
le mesurage du débit journalier doit être déterminé
c) il existe de vastes zones avec des vitesses
à partir des données expérimentales de facon à
d’écoulement très faibles (inférieures 8 0,3 m/s)
s’assurer qu’un mesurage de débit, le plus proche
qui ne peuvent pas être mesurées avec des
possible de la valeur moyenne journalière dans les
moulinets;
rivières présentant des variations journalières de
débit, est obtenu.
d) il est situé dans la zone de remous en aval d’un
em bâcle;
4.1.3 Mesurage de l’épaisseur de la couverture de
glace
e) il existe une vaste zone d’eau ouverte qui reste
dégelée pendant tout l’hiver (mais voir 4.1.7);
L’épaisseur de la couverture de glace doit être me-
f) il existe des givrages par suite de la congélation surée à l’aide de bâtons de mesurage de glace qui
sont abaissés dans les trous forés à la main ou à
de l’eau s’écoulant à travers des fissures sur la
surface de la couverture de glace indiquant une l’aide de forets mécaniques. Une indication zéro
débâcle éventuelle de la glace. peut également être obtenue.
2
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ISO 9196:1992(F)
Mesurage de la profondeur de la boue
4.1.4 bord supérieur du trou pour éviter l’influence de la
pulsation du niveau vertical.
Dans le cas de faible profondeur de la boue, les
Pour empêcher le moulinet de se congeler lorsqu’il
mesurages peuvent être effectués à l’aide d’un bâ-
est déplacé d’un emplacement de mesure à un au-
ton de mesurage de glace. La profondeur de la boue
tre, il peut être placé dans un seau contenant de
est indiquée par une variation de la résistance à la
l’eau chaude ou dans un caisson à air chaud. Dans
rotation du bâton vers la droite et vers la gauche
les emplacements de mesure peu profonds, lorsque
quand il est remonté, c’est-à-dire la résistance à la
le moulinet est abaissé à l’aide d’une perche
rotation augmente, lorsque la couche de boue est
n’ayant aucune ailette de queue, il faut veiller à ce
atteinte. Lorsque la couche de boue est plus
que le moulinet soit dans une position correcte par
épaisse, les mesurages peuvent être effectués de la
rapport à la direction de l’écoulement à I’empla-
même manière à l’aide d’une tige spéciale avec une
cernent. S’il y a de la boue, les moulinets à ailettes
plaque d’arrêt ou un disque perforé attaché à son
peuvent être utilisés car les moulinets à coupelles
extrémité. Des moulinets sont souvent utilisés pour
peuvent être bouchés par la boue.
les mesurages de la profondeur de la boue. Le
moulinet est abaissé en dessous de la couche de
Avant d’abaisser le moulinet, il est préférable de
boue et ensuite il est soulevé graduellement jusqu’à
frayer un passage dans la boue à l’aide d’une per-
ce qu’une indication zéro soit obtenue. II faut, tou-
che en acier ou en bois avec des disques ou à l’aide
tefois, garder à l’esprit que la profondeur de boue
d’un poids elliptique (de forme ronde) suspendu à
réelle peut être dans une certaine mesure plus fai-
un câble.
ble que celle obtenue par des mesurages, du fait
qu’une indication zéro sera également obtenue
lorsque la vitesse de l’écoulement ralentit à
4.1.6.2 Choix des verticales pour les mesurages de
0,03 m/s à 0,04 m/s.
la vitesse
4.1.5 Détermination de la profondeur effective Comme dans le cas des mesurages dans les canaux
découverts, l’emplacement des verticales dans des
Dans un canal recouvert de glace, la profondeur ef- conditions de glace est défini par les principes sui-
fective est calculée en soustrayant la distance entre vants:
la surface de l’eau et le fond de la couche de glace
Le nombre de verticales doit être d’au moins 20
ou de boue de la profondeur totale. La profondeur
totale de l’eau dans le canal est mesurée à l’aide en vue d’assurer une précision suffisante de
d’une perche ou d’un saumon suspendu à un câble
l’interpolation des vitesses, compte tenu de la
et abaissé à l’aide d’un treuil; cette dernière mé- largeur du chenal. Les sections entre des verti-
thode est identique aux mesurages de profondeur cales successives doivent contenir des portions
effectués à partir d’un canot dans des conditions de sensiblement égales du débit total d’eau.
canal découvert.
L’emplacement de la verticale doit être tel qu’il
b)
puisse refléter de la meilleure manière possible
Mesurages de la vitesse de l’écoulement
4.1.6
la structure de l’écoulement et la section du lit
de la rivière.
4.1.6.1 Utilisation de moulinets dans des conditions
d’hiver
La distance entre les verticales doit être supé-
C)
rieure au diamètre de l’hélice du moulinet; ce-
Les mesurages de la vitesse de l’écoulement sont
pendant, dans le cas de très petites rivières
effectués à l’aide de moulinets qui sont abaissés
(ruisseaux), quelques verticales suffiraient.
dans des trous percés dans la couverture de glace.
Un équipement spécial a été mis au point (par
Le profil du fond à la station de jaugeage doit être
exemple, dispositif à bras rotatif, voir figure 1) pour
déterminé et l’emplacement des verticales choisi
pouvoir abaisser verticalement le moulinet dans un
avant la formation de la couverture de glace. Lors-
trou et ensuite le placer dans une position horizon-
que ceci n’est pas possible, environ 20 trous doivent
tale. Lorsqu’il existe un trou assez profond et large, être percés le long de la section à des distances
un moulinet normalisé avec des poids suspendus égales. (II a été constaté par la pratique que 20 était
ou bien un moulinet suspendu à une perche peut le nombre minimal de trous nécessaires pour re-
être abaissé directement dans une position hori-
produire le profil du chenal avec une précision suf-
zontale. Le moulinet peut être abaissé à l’aide d’une fisante). Des trous supplémentaires doivent ensuite
perche, d’un câble à fonctionnement manuel (pour être percés pour assurer une précision suffisante
les profondeurs faibles) ou d’un équipement sus- des mesurages de débit. L’emplacement des bords
pendu à un câble (pour des profondeurs de plus de de la section du chenal doit être déterminé en der-
3 m à 4 m). Lors des mesurages de la vitesse, le nier lieu, après le forage de tous les trous néces-
dispositif qui maintient doit être situé prés du côté saires du fait que l’extrémité du foret peut
amont du trou et doit être tenu de façon rigide au
s’émousser facilement pendant cette procédure.
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ISO 9196:1992(F)
4.1.6.3 Mesurages de la vitesse sur une verticale des glaces sur de grandes rivières, la méthode en
vol est pratiquement la seul méthode sûre à utiliser.
Par suite de la rugosité de la surface inférieure de Lorsque la glace en dérive est régulièrement répar-
la couche de glace, la courbe des vitesses pour la tie sur la rivière, les glacons flottants peuvent être
période d’hiver diffère de celle pour les conditions photographiés pour déterminer le débit de la même
de canaux découverts. Sur la surface inférieure de manière qu’en utilisant des flotteurs. En cas de ré-
partition irrégulière de la glace sur la largeur de la
la couverture de glace, la distribution des vitesses
est pour une grande part similaire à la distribution riviére, des flotteurs spéciaux doivent être jetés d’un
des vitesses dans une tuyauterie. Le degré de ré- avion dans la partie d’eau ouverte de la rivière, et
duction des vitesses varie avec la rugosité de la des photographies supplémentaires doivent être
surface inférieure de la glace. prises.
Si la profondeur le permet, la distance de l’axe du
4.1.8 Mesurages de débit dans des conditions de
moulinet au lit de la rivière ainsi que la distance de
plusieurs couches de glace
l’axe du moulinet à la surface inférieure de la glace
ne doit pas être de moins de deux fois le diamètre
Lorsqu’on observe deux ou plusieurs couches de
de l’hélice de l’ailette.
glace à l’emplacement de mesure, les mesurages
de débit doivent être faits dans un autre empla-
Ainsi, on peut appliquer la méthode du point unique
cement. Une corrélation doit être établie entre les
pour une profondeur effective d’environ 0,30 m à
débits déterminés en cet autre emplacement et les
1,O m lorsque le moulinet est placé à 0,5 fois de la
niveaux de l’eau à la station de jaugeage perma-
profondeur effective. Il faut un coefficient de 0,88 à
nente.
0,90 pour calculer la vitesse moyenne (voir ISO 748).
Lorsque la profondeur effective est égale ou supé-
4.1.9 Mesurages de débit dans des conditions
rieure à 1,0 m, la méthode des deux points est pré-
d’écoulement d’eau au-dessus de la glace
férable (à 0,2, 0,6 et 0,8 fois la profondeur effective).
À des profondeurs effectives plus grandes, on peut
Si l’eau s’écoule au-dessus et au-dessous de la
généralement mesurer les vitesses en trois points
surface de la glace, les débits au-dessus et au
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Questions, Comments and Discussion
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