ISO 4369:1979

Measurement of liquid flow in open channels — Moving-boat method

Specifies methods for measuring discharge in large rivers and estuaries by the moving-boat technique. In the following sections procedures applicable to this method and the general requirements of equipment are covered. A complete facsimile example of computation of a moving boat measurement is given in the annexes.

Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthode du canot mobile

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Sep-1979
• ICS: 17.120.20 - Flow in open channels
• Technical Committee: ISO/TC 113 - Hydrometry
• Drafting Committee: ISO/TC 113 - Hydrometry
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 29-Jan-2020

Standards Content (Sample)

International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION@ME)I(AYHAPOaHAR OPI-AHM3AUMR fl0 CTAH~APTM3A~MM~ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Measurement of liquid flow in open channels -
Moving-boat method
Mesure de d&bit des liquides dans les canaux dkouverts - M&hode du canot mobile
First edition - 1979-10-15
UDC 532.573 Ref. No. ISO 43694979 (EI
c3
Descriptors : open channel flow, liquid flow, flow measurement, boats, equipment specifications, velocity measurement, error analysis.
Price based on 27 pages

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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards institutes (ISO member bodies). The work of developing Interna-
tional Standards is carried out through ISO technical committees. Every member body
intere.sted in a subject for which a technical committee has been set up has the right to
be represented on that committee. International organizations, governmental and non-
governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council.
International Standard ISO 4369 was developed by Technical Committee ISO/TC 113,
Measurement of liquid flow in open channels, and was circulated to the member
bodies in May 1977.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Australia Germany, F. R. Switzerland
Canada India Turkey
Czechoslovakia Italy United Kingdom
Egypt, Arab Rep. of Netherlands USA
Finland Romania USSR
France Spain Y ugoslavia
No member body expressed disapproval of the document.
0 International Organkation for Standardkation, 1979
Printed in Switzerland

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INTERNATIONALSTANDARD ISO 4369-1979 (El
Measurement of liquid flow in open ‘channels -
Moving-boat method
5 General
1 Scope and field of application
Frequently, on large rivers and estuaries, conventional methods
This International Standard specifies methods for measuring
of measuring discharge by current meters are difficult and
discharge in large rivers and estuaries by the moving-boat
technique. In the following sections procedures applicable to involve costly and tedious procedures.
this method and the general requirements of equipment are
This is particularly true at remote sites where no facilities exist,
covered. A complete facsimile example of computation of a
or during floods when facilities may be inundated or
moving boat measurement is given in the annexes.
inaccessible.
In those cases where unsteady flow conditions require that
2 References
measurement be made as rapidly as possible, the moving-boat
technique is applicable. lt requires no fixed facilities and it lends
ISO 748, Liquid flow measurement in open channels -
itself to the use of alternate sites.
Velocity area me thods.
ISO 772, Liquid flow measurement in open channels - The moving-boat technique uses a velocity-area method of
determining discharge. The technique requires that the
Vocabulary and Symbols.
following information be obtained :
ISO 3454, Liquid flow measurement in open channels -
a) location of Observation Points across the stream with
Sounding and Suspension equipmen t.
reference to the distance from an initial Point;
ISO 4366, Liquid flow measurement in open channels - Echo
b) stream depth, d, at each Observation Point;
sounders.
c) stream velocity, V, perpendicular to the Cross section at
ISO 5168, Calculation of the uncertainty of a measurement of
each Observation Point.
flowrate. ‘)
The principal differente between a conventional measurement
and the moving-boat measurement is in the method of data
3 Definitions
collection. The mean velocity in the Segments of a cross-
section of the stream in the case of a conventional technique is
For the purpose of this International Standard the definitions
determined by Point velocities or an integrated mean velocity in
given in ISO 772 apply.
the vertical. The moving-boat technique measures the velocity
over the width of a Segment by suspending the current meter at
a constant depth during the traverse of the boat across the
4 Units of measurement
stream. The measured velocity and the additional information
of the depth sounding gives the required data for determining
Thd units of measurement used in this International Standard
the discharge.
are SI units.
1) At present at the Stage of draft.

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ISO 43694979 (EI
6 Principle of the moving-boat method By method 2 the stream velocity tan be determined from
.
The moving-boat measurement is made by traversing the v = &y - v; . . (2)
stream along a preselected path that is generally normal to the
where vb is obtained from
streamflow (see figure 1). During the traverse an echo sounder
records the geometry of the Cross-section and a continuously
operating current meter senses the combined stream and boat
‘i - ‘(i - 1)
V . . . (3)
velocities. b=
ti
A third set of data needed is obtained either by measuring at in-
(see figure 3)
tervals the angle between the current meter, which aligns itself
in a direction parallel to the movement of the water past it, and
where
the preselected path or by measuring the distance to a fixed
Point on the bank.
i is the Observation Point Order;
The velocity measurement observed at each of the Observation
is the distance from Observation Point i to a fixed Point
‘i
Points in the Cross-section (vv in figure 2) is the velocity of
on the bank;
water past the current meter resulting from both stream flow
and b-oat movement. lt is the vector sum of the velocity of
zi is the time required to traverse the width of a Segment.
water with respect to the stream bed (v) and the velocity of the
boat with respect to the stream bed (vb).
6.2 Determination of distance between
The sampling data recorded at each Observation Point provide
the necessary information to determine the velocity of the Observation Points
stream. There are two methods to obtain this velocity, referred
to as method 1 and method 2. From the vector diagram, (see figure 2) it tan be seen that
Method 1 consists of measuring the angle a between the Ai, = V, COS a dt . . .
(4)
s
selected path of the boat and a vertical vane which aligns itself
in a direction parallel to the movement of the water past it. An
where AI, is the distance which the boat has travelled along the
angle indicator attached to the vane assembly indicates true course between two consecutive Observation Points, pro-
angle a. vided the stream velocity is perpendicular to the path.
Method 2 consists of measuring the distance from the observa- Where the velocity is not perpendicular, an adjustment is re-
tion Points to a fixed Point on the bank from which the width of quired as explained in 10.3.
the traversed Segment tan be determined along with the
simultaneous measurement of time. From these data, the If it is assumed that a is approximately uniform over the
velocity component of the boat, vb, tan be computed and by relatively short distance which makes up any one increment,
means of the measurement of total velocity, v,, the velocity then it may be treated as a constant.
component, v, of the stream perpendicular to the selected boat
path is determined. Therefore applying method 1, equation (4) becomes
The reading from the rate indicator unit in pulses per second is = cos a v,, dt . . .
(5)
“b
s
used in conjunction with a calibration table to obtain the vector
magnitude v,.
Normally, data are collected at 30 or 40 Observation Points in v,, dt = Al,,
s
the Cross-section for each run. Where practicable, automatic
and simultaneous readings of all required Parameters may be where Al” is the relative distance through the water between
recorded.
two consecutive Observation Points as represented by the out-
put from the rate indicator and counter.
Therefore for the ith relative distance
6.1 Determination of stream velocity
L: Als. COS ai . . . (6)
A1,.
I
By method 1 the stream velocity v, perpendicular to the boat
path (true course) at each Observation Point 1,2, 3, . . ., tan be
the total width, B, of the Cross sectional area is
determined from the relationship
v = vv sin cy . . .
(1)
The Solution of equation (1) yields an answer which represents
that component of the stream velocity which is perpendicular
to the true course even though the direction of flow may not be If method 2 is applied, then the width of the interval between
Observation Points should be computed as th
perpendicular. e differente bet-
2

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ISO 4369-1979 (El
ween successive distance measurements f rom a fixed Point on 8.2 Boat
one of the banks as show n in equation (3
manceuv ra ble boat which is sufficiently for the
An easily stable
stream in which it is to be used is required.
6.3 Determination of stream depth
The stream depth at each Observation Point should be obtained 8.3 Vane and angle indicator (method 1)
by adding the transducer depth to the depth from the echo
sounder Chart, unless the transducer is set to read total depth. A vane with indicating mechanism should be mounted on a
suitable part of the boat, generally the bow. The angle between
the direction of the vane and the true course of the boat should
be indicated on a dial by the pointer mounted in line with the
7 Limitations
vane. A sighting device attached to the free swivelling dial pro-
vides a means of aligning the index Point on the dial with the
method is normally employed on rivers over 300 m wide
The
true course. The dial should be calibrated in degrees (from 0 to
and over 2 m in depth.
90°) on both sides of its index Point.
The minimum width which is required depends on the number
8.4 Current meter
of Segments into which the Cross-section is divided and the
minimum time to pass these Segments to obtain a sufficiently
The current meter should preferably be a component Propeller
accurate measurement.
type with a body which should be, in the case of method 1,
adapted for mounting on the leading edge of the vane. If
The number of Segments should be at least 25.
method 2 is applied, the current meter with its sounding weight
should be suspended on a cable from the boat. The re-
The width to be taken for each Segment depends on the ac-
quirements for this Suspension equipment should conform to
curacy with which the velocity in each Segment tan be
ISO 3454 on sounding and Suspension equipment.
measured. The interval between two Observation Points should
be sufficient to allow the observer to read the instruments and
record the results. The minimum Speed of the boat should be 8.5 Pulse rate indicator and counter
such as to ensure that the boat may traverse the section in a
The revolutions of the current meter are transmitted as elec-
straight line. For the best results this Speed should be of the
same Order as the velocity of the stream. trical pulses which should be displayed on a counter or con-
verted via an electronie assembly to a velocity display.
The river should be of sufficient depth to allow for the draught
converted to velocity by the use
of the boat and the requirement of easy manceuvring during the In the first case, the pulses are
of a current meter rating table
traverse of the Cross-section. Shallow locations may Cause
darnage to the instruments as the current meter and/or vane
extend about 1 m below the boat. If method 1 is applied, the counting unit should have Provision
to preset the number of electronically counted pulses. An audi-
ble Signal is generated when the preset number is reached and
The stream should not have an under-current, as tan be the
case in tidal-flow, where the direction is opposite to the flow in the echo sounder Chart is automatically marked. The counter
which the velocity is measured. In such cases the velocity should automatically reset itself before repeating the process.
distribution in the vertical is unknown and the mean velocity A Sketch and description of the rate indicator and counter are
cannot be satisfactorily correlated to the measured velocity. given in figure 5.
During the time that the boat traverses the stream the
Distance measurement (method 2)
8.6
discharge should not Change to such an extent that an
unreliable measurement is obtained. For unsteady flow condi-
To locate the Observation Points in the Cross-section, the
tions on tidal streams, it will normally be desirable not to
distance should be measured from each Point to a fixed posi-
average the results from a series of runs, but rather to keep
tion on the embankment. The distance measurement tan be
them separate so as to better define the discharge cycle (see
performed optically for example by a range finder or by elec-
figure 4).
tronic equipment (for example a radiolog).
The distance measuring device should have a (relay) connec-
tion with the echo sounder so that at each Observation Point a
8 Equipment
vertical line marking tan be triggered on the sounder Stripchart
(automatically or by hand).
8.1 General
8.7 Echo sounder
The equipment required is similar no matter which of the two
methods is used (sec clause 6).
A (portable) echo sounder should be used to provide a con-
tinuous Stripchart of the depth Profile of the Cross-section bet-
Essentials of the equipment required for both methods are
ween the two floats. The echo sounder should have the facility
given below. A more detailed description of the equipment is
of a relay connection with the rate indicator and counter or the
dealt with in annex A.
3

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ISO 4369-1979 (EI
distance meter to trigger vertical line markings on the sounder
making a moving-boat discharge measurement.
Chart at each Observation Point. The echo sounder should con-
form to ISO 4366.
For method 1 they include a boat Operator, an angle observer
and a notekeeper; for method 2 a boat Operator, an observer
for the pulses of the current meter, who is also notekeeper, and
9 Measurement procedures a distance observer.
Before crew members begin making discharge measurements
Procedures for a moving-boat measurement should include
selection and preparation of a suitable measuring site, prepara- by the moving-boat method it is important that they develop a
tion and assembly of the equipment used for the measurement high degree of proficiency in all aspects of the technique.
and a selection of settings for the instruments used to collect
the data. A short description of the function of the crew members
follows below. A more detailed description is given in annex A.
9.1 Selection of the site
a) The notekeeper should be the person responsible for
both the preparation and execution of the measurement. He
The measuring site should be selected so that substantially
should also report the results of the measured data (see an-
uniform flow tan be expected. This means that streamlines are
nex B).
as parallel as possible and that the bed Shows no sharp discon-
tinuities.
b) The boat Operator should be familiar with the measuring
site and should take care that the boat remains on line as
9.2 Preparation of the site
nearly as possible throughout the traverse of the cross-
section.
Some preparation of the site is r *equired Prior to starting a series
of moving-boat measurements.
9.2.1 A path for the boat to travel should be selected which is
as nearly perpendicular to the flow direction as possible. This
d) The distance observer (method 2) should read the
path should be marked by two clearly visible range markers
distance to one of the markers on the bank using Optical or
placed on each bank. The colour of these markers should con-
He should mark the Observation
electronie equipment.
trast sharply with the background. Spacing between the
Points on the Stripchart of the echo sounder if this is done
markers is dependent upon the length of the path. Approx-
manually.
imately 30 m of spacing is required for each 300 m of path
length.
If au tomatic, simultaneous recording is used the number of
crew members may be redu ced to two.
9.2.2 Anchored floats to mark the beginning and ending
Points of the measurement should be placed in the stream 12 to
15 m from each shore along the selected path (sec figure 1). In 10 Computation of discharge
making a traverse, this distance is needed for manoeuvring the
boat when entering or leaving the path. The floats should be
10.1 General
placed so that the depth of water in their vicinity is always
greater than 1 m (vane or current meter depth).
Theoretically the discharge is given by
lt is preferable to offset the floats about 3 to 6 m upstream of
Q = A 1 vLx,y) dxdy
the line of the boat path in Order that they do not interfere with
the approaching boat.
where
Q is the true discharge;
9.2.3 The width of the stream may be measured by triangula-
tion, stadia or other methods and the exact locations of the
A is the Cross-sectional area;
floats determined. The distance of the floats to the edge of the
water should be measured (for example with a tape measure),
v(x,y) is the velocity field over width and depth.
and should be noted in the main part of the measurement notes
for use in the computation of the measurement. When
In practice the integral is usually approximated by the summa-
method 1 is used it is desirable to have permanent cross-
tion
section markers so that the true width may be conveniently
computed by measuring from the markers to the water’s edge.
i=m
(If method 2 is used the distance between the markers should
=
be checked each time a measurement is made thus providing a b,div, . . . (8)
Q
m
c
calibration check on the distance measuring device).
where
9.3 Function of the crew members
Three experienced crew members are usually necessary for m is the calculated discharge;
Q

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ISO 4369-1979 (EI
bi is the width of the ith Segment;
= I, + measured distance to float from edge of water
I;!
di is the depth of the ith Segment; = l2 + Alt,
s
3
-
is the mean velocity in the ith Segment; = l3 + Alb
‘i
14
4
m is the number of Segments.
I
(n - 1) = ‘in - 2) + “t+, _ 1)
The stream discharge is then the summation of the products of measured distance from float to edge of
I, = I(” -
11 +
the Segment areas of the stream Cross-section and their respec-
water
tive mean velocities.
1 = In + distance to final Point (marker)
h + 1)
The moving-boat measurement utilizes the mid-section method
of computing discharge. This method assumes that the mean is the distance from the meter location to the
In the above, Alt,
velocity at the middle of each Segment represents the mean preceding one asi determined according to method 1.
velocity in the Segment. The area extends laterally from half the
distance from the preceding meter location to half the distance
For method 2 the distances li to the marker are measured
to the following and vertically from the water sutface to the directly. Esch of the Segment widths represents the distance
sounded bed (see ISO 748). that extends laterally from half the distance from the preceding
meter location (i - 1) to half the distance to the next, (i + 1).
For example the width of the Segment i equals
10.2 Method of computation 1
(i + 1) - '(i - 1)
. . .
bi = (IO)
2
In figure 3, a definition Sketch of the midsection method has
been superimposed over a facsimile of a Cross-section Profile
The stream depth at each measuring Point in the Cross-section
from an echo sounder Chart. The Cross-section is defined by
is obtained by adding the transducer depth to each of the depth
depths at locations 1, 2, 3, . . . , n, which were marked during
readings recorded on the echo sounder Chart at the sampling
the measurement on the echo-sounder Chart.
locations.
method , the discharge
According to the midsection
Depending on apparatus , this n tan be done
for any section at location i as
computed
automatically.
I
(i + 1) - I qi = Vi . . .
(9)
di
width as obtained from equation (lO), by the depth at the
2
[ 1
measuring Point.
where
total
The incremental areas are the n summed to provide the
qi is the unadjusted discharge through section i; unadjusted area for the measu rement.
According to equation (9), the (unadjusted) discharge through .
Vi is the sampled velocity at location i;
one of the Segments is obtained by multiplying the unadjusted
area and the measured velocity at the Observation Point. These
1 is the distance from initial Point to the preceding
(i - 1)
values should be summed to provide the total (unadjusted)
Iocation;
The brackets refer to
discharge for the measurement.
method 1.
I (i + ,) is the distance from initial Point to the next location;
di is the depth of water at location i.
The stream velocity should be determined for location i either
10.3 Correction for width in the case of oblique
by equation (1) when method 1 is applied or by equation (2) for
flow (method 1)
method 2. For further details see tables 1 and 2, where a com-
plete measurement has been computed for method 1 and
method 2 respectively.
10.3.1 General
The distance from the initial Point (marker on the bank) to the
There may be circumstances when a measurement site must be
Observation Point where the data are collected is the summa-
Chosen in which the flow is not normal to the Cross-section.
tion of the cumulative distance from the meter locations to the Then if method 1 is applied, the width of the Segments should
float, the distance from the float to the edge of the water and
be computed from the relationship expressed by equation (6).
the distance from the edge of the water to the marker (see
figure 3). These last two distances are measured separately for z I,, A COS ai
Alb.
I
each bank. The distances are defined as follows :
he assumpti on that a right tria ngle
This equation is based on t
I, = distance from initial Point (marker) to edge of water relationship exists between the velocity vectors i nvolved.
5

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ISO 4369-1979 (El
tf the flow is not normal to the Cross-section, this Situation does meter is set at a predetermined fixed depth of say 1 m below
not exist and the use of the equation tan result in a computed the water surface (sec clause 7) thus this technique uses the
width that is too large or too small, depending on whether the subsurface method of measuring velocity. Measurement is
vector quantity representing the oblique flow has a component computed by using constant-depth subsurface velocity obser-
that is opposed to, or in the direction of, that of the boat (see vations without adjustment coefficients as though each were a
figure 6). mean in the vertical. In using this method, each measured
velocity should ideally be multiplied by a coefficient to adjust it
n for width is n
Where method 2 is applied, no correctio to the mean velocity in its vertical. However, it is assumed that
in the larger streams where the moving-boat technique would
as the distances are measured directly.
be applicable, these coefficients would be fairly uniform across
The component of the flow normal to the Cross-section is not a section, thus permitting the use of an average Cross-section
influenced by the boat velocity component as long as the boat coefficient to be applied to the total discharge. Information ob-
path is parallel to the Cross-section. tained from several vertical-velocity curves, well distributed
across the measuring site, is required to determine a represen-
TO compensate for minor deviations of the direction of flow or tative coefficient for the total Cross-section.
the deviations between the boat path and the Cross-section, an
equal number of runs should be taken in both directions. See
figure 7a) and figure 7b).
10.4.2 Determination of vertical velocity coefficient
10.3.2 Computation of the correction for width
Vertical-velocity curves are constructed by plotting observed
(method 1)
velocities against depth. The vertical-velocity curve method
calls for a series of velocity observations (by conventional
Ideally the correction for error in the computed width would be
methods) at Points well distributed between the water surface
applied to that particular increment in the Cross-section where
and the stream bed. Normally these Points are Chosen at 0,l
the error occurred.
depth increments between 0,l and 0,9 of the depth. Observa-
tions should also be made at least 0,15 m from the water sur-
However in practice only the Overall width is directly measured
face and 0,15 m from the stream bed.
and thus is available for comparison with the computed quan-
tities. Therefore, if the sum of the computed incremental
Once the velocity curve has been constructed, the mean veloci-
widths does not equal the measured width of the Cross-section,
ty for the vertical tan be obtained by measuring the area bet-
correction should be made by adjusting each increment propor-
ween the curve and the Ordinate axis with a planimeter, or by
tionately.
other means, and then dividing this area by the length of the or-
dinate axis (see ISO 748).
The moving-boat method uses the relationship between the
measured and computed widths of the Cross-section to deter-
To obtain a velocity adjustment coefficient at any vertical i in
mine a width/area adjustment factor. TO obtain this factor, the
the Cross-section, the mean velocity in the vertical is divided by
measured width of the Cross-section is divided by its computed
the velocity at the moving-boat sampling depth; that is,
width, that is
Bm
k, = - . . . Ul)
Bc
k, = !-
. . .
(12)
V
where
k, is the width-area adjustment factor;
where
is the measured width of Cross-section;
Bm
k, is the velocity adjustment coefficient;
B, is the computed width of Cross-section.
v is the mean velocity in the vertical;
The factor is then used to adjust both total area and total
discharge of the measurement as if the width error had been
v is the velocity at the moving-boat sampling depth.
evenly distributed on a percentage basis across each width in-
crement of the Cross-section.
In Order to arrive at a representative average coefficient, there
should be at least several strategically placed verticals,
See table 1 n of an application of a width-area
, for a example
representing a major Portion of the flow, where coefficients are
adjustment factor
determined. The average coefficient is the weighted average
value with weights in Proportion to the discharge in the
10.4 Adjustment for mean velocity in the vertical
Segments. Once an average coefficient has been determined, it
should not be necessary to redetermine it each time when mak-
ing future discharge measurements at the same site. However,
10.4.1 General
it is necessary to test its validity at several stages, and, in
estuaries, at widely different Parts of the tidal cycle.
During a moving-boat discharge measurement, the current
6

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 43694979 IE)
determi nation of the velocity perpendicu lar to the
10.5 Appli n of the velocity adju coef- cross-
section and the veloci ty correction factor.
ficient
The velocity adjustment is made immediately after the width-
11.2 Determination of individual components of
area adjustment has been applied. For this adjustment, the
error
total discharge, as determined from the subsurface velocity
readings, is multiplied by the appropriate velocity-correction
factor for the Cross-section. The product is the measured value 11.2.1 Uncertainty in width, X,.
l
of discharge (sec tables 1 and 2).
If method 1 is applied, then according to equation (5)
NOTE - Examination of many of the larger rivers around the world in-
dicates coefficients that lie in the range of 0,85 to 0,92 for adjusting the
h’b = COS a v, dr
s
subsurface velocity to the mean. A fairly comprehensive study cover-
ing 100 stream sites in the United States (depths varied from 3 m and
The uncertainty in the measurement of width depends on the
over) indicate an average coefficient of approximately 090 to adjust
random and systematic errors in the measurement of the time,
the velocity obtained at 1,2 m below the surface to the mean velocity.
the velocity and the angle, which are the basic variables from
which the width is derived. The velocity is also a dependent
variable, dependent on the measurement of pulses and time.
When considering the measurement of time associated with
11 Accuracy of flow measurement
the measurement of velocity, the instrumental errors are in
most cases much less than all others and the error in this
general outline of the method of estima ting the uncertainty
A independent variable tan be deleted.
of a measurement of flow is given below.
The percentage uncertainty in the measurement of width, X,,
is found from :
11.1 Sources of error
X. = Xt + (- a tan aj2 X’, + Xf li2
Due to the very nature of physical measurements, it is impossi-
v
1
I
ble to effect the measurement of a physical quantity with ab-
where a is in radians.
solute certainty.
In the above equation, the sensitivity coefficients of the com-
In addition to the uncertainty due to human error and instru-
ponents v, and t are 1. The sensitivity coefficient of the angle is
ment malfunction (spurious
...

Norme internationale @ 4369
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION*MEX.UYHAPOflHAR OPrAHH3AUHR no CTAHflAPTM3AUHH.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux
- Méthode du canot mobile
découverts
Measurement of liquid flow in open channels - Moving-boat method
Première édition - 1979-10-15
~~ ~____~~~ ~
- CDU532.573 Réf. no : IS0 4369-1979 (FI
LL
Descripteurs : écouiement en canai découvert, Bcoulement de liquide, mesurage de déblt, embarcation, spécification de matériel, mesurage de
8 vitesse, calcul d’erreur.
a
O
Prix basé sur 27 pages
v,

---------------------- Page: 1 ----------------------
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 confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I‘ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale IS0 4369 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été soumise aux comités
membres en mai 1977.
Les comités membres des pays suivants l‘ont approuv9e
Allemagne, R.F. France Suisse
Australie Inde Tchécoslovaquie
Canada Italie Turquie
Ëgypte, Rép. arabe d’ Pays-Bas URSS
Espagne Roumanie USA
Finlande Royaume- Uni Yougoslavie
Aucun comité membre ne l‘a désapprouvée.
0 Organisation internationale de normalisation, 1979 O
Imprime en Suisse

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IS0 4369-1979 (F)
NORM E INTERN AT1 ON ALE
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthode du canot mobile
5 Généralités
1 Objet et domaine d'application
II est fréquemment impossible, sur les grandes rivibres ou dans
La présente Norme internationale spécifie des méthodes de
les estuaires, de suivre les méthodes classiques de mesure du
mesure du débit dans les grands estuaires et rivières par la
débit B l'aide de moulinets, qui mettent en œuvre des
technique du canot mobile. Les chapitres qui suivent
procédures coûteuses et fastidieuses.
esquissent les procédés relatifs à cette méthode et décrivent les
caractéristiques générales du matériel nécessaire.
Cela vaut en particulier dans les endroits reculés, OÙ ces
moyens n'existent pas ou pendant les inondations, les moyens
Elle reproduit en annexe et en fac similé un exemple complet de
calcul de mesure avec un canot mobile. de mesure étant submergés ou inaccessibles.
Dans les emplacements où les conditions instables
d'écoulement exigent des mesures aussi rapides que possible,
la technique du canot mobile est alors utilisée. Elle n'exige pas
2 Références
d'installations fixes et se prête à l'utilisation d'emplacements
alternés.
IS0 748, Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthode d'exploration du champ des vitesses.
La technique du canot mobile se base sur une exploration du
champ des vitesses pour déterminer le débit. La technique
IS0 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux
nécessite les renseignements suivants :
découverts - Vocabulaire et symboles.
a) emplacements des points d'observation le long du cours
IS0 3454, Mesure de débit des liquides dans les canaux
d'eau, en fonction de la distance B un point d'origine;
découverts - Matériel de sondage et de suspension.
b) profondeur du cours d'eau, d, en chaque point
IS0 4366, Mesure de débit des liquides dans les canaux
d'observation;
découverts - Sondeurs à écho.
c) vitesse du cours d'eau, v, perpendiculairement B la
IS0 5168, Calcul de Serreur limite sur une mesure de débit.''
section transversale, en chaque point d'observation.
La principale différence entre une mesure classique et la mesure
B l'aide d'un canot mobile r6sulte du mode de rassemblement
3 Définitions
des donnbs. Dans le cas de la méthode traditionnelle, on
détermine la vitesse moyenne dans les éléments de section
Les termes utilisés dans la présente Norme internationale sont
d'une section transversale du cours d'eau B partir de vitesses
ceux qui sont définis dans I'ISO 772.
ponctuelles ou par intégration de la moyenne des vitesses sur
une verticale. Dans le cas de la méthode B l'aide du canot
mobile, la vitesse est mesurée sur toute la largeur d'un Blément
de section en suspendant le moulinet B une profondeur
4 Unités de mesure constante pendant la traversée du cours d'eau par le canot. La
et les informations supplémentaires recueillies
vitesse mesurée
Les unités de mesure utilisées dans la présente Norme par le sondage en profondeur donnent les moyens nécessaires
internationale sont les unités SI. pour determiner le débit.
1 ) Actuellement au stade de projet.
1

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IS0 4369-1979 (FI
6 Principe de la méthode 2 permet de déterminer la vitesse du cours d‘eau à
La méthode
partir de la relation
La mesure avec le canot mobile se fait par traversée du cours
d’eau le long d’une trajectoire prédéterminée qui est générale-
ment normale à I’écoulement (voir figure 1). Pendant la traver-
sée, un sondeur à écho enregistre la forme géométrique de la où vb est obtenue à partir de
section transversale et un moulinet fonctionnant en continu
releve les vitesses combinées du cours d’eau et du canot.
Une troisième série de données nécessaires est obtenue soit en
mesurant à intervalles l’angle formé par le moulinet qui s’aligne
(voir figure 3)
parallèlement au mouvement de l‘eau, et par la trajectoire pré-
à un point
déterminée, soit en mesurant la distance par rapport
où
fixe de la rive.
I est l’ordre du point d’observation;
La mesure de vitesse relevée en chacun des points d’observa-
tion dans la section transversale (v, dans la figure 2) est la
est la distance entre le point d’observation i et un point
I,
vitesse de l‘eau au niveau du moulinet résultant aussi bien de
fixe de la rive;
I’écoulement du cours d’eau que du mouvement du canot.
C‘est la somme vectorielle de la vitesse de l’eau par rapport au
est le temps requis pour traverser la largeur d‘un élément
ti
lit du cours d’eau (v) et de la vitesse du canot par rapport au lit
de section.
du cours d‘eau (vb).
Les données d‘échantillonnage relevées en chaque point 6.2 Dbtermination de la distance entre les points
d’observation fournissent les informations nécessaires pour
d‘observation
définir la vitesse du cours d’eau. Il existe deux méthodes pour
déterminer cette vitesse; elles sont généralement appelées
Du diagramme vectoriel (voir figure 21, on pourra constater que
méthode 1 et méthode 2.
l’on obtient :
La méthode 1 consiste à mesurer l’angle a entre la trajectoire
...
(4)
déterminée du canot et une palette verticale qui s’aligne sur la
à son niveau. Un indicateur d’angle fixé au
direction de l’eau OÙ AIb est la distance parcourue par le canot le long de la route
support de la palette indique l‘angle a.
vraie entre deux points d‘observation consécutifs, pourvu que
la vitesse du cours d‘eau soit perpendiculaire à la trajectoire du
La méthode 2 consiste à mesurer la distance entre les points
canot.
d’observation et un point fixe de la rive d’où l‘on peut détermi-
ner la largeur de I‘élément de section traversé tout en mesurant
Lorsque la vitesse n‘est pas perpendiculaire, un réglage est
le temps. Ces données permettent de calculer la composante nécessaire comme expliqué en 10.3.
de vitesse du canot, vb, et, après mesure de la vitesse totale, v,,
de déterminer la composante de vitesse du cours d’eau, v, per-
Si l‘on suppose que a est à peu près uniforme sur la distance
à la trajectoire déterminée du canot.
pendiculairement relativement courte constituant un gradient, on peut le
considérer comme constant.
La mesure relevée par l’indicateur de vitesse en nombre
d’impulsions par seconde sert, en combinaison avec un tableau En appliquant la methode 1, I‘équation (4) convient donc
d’btalonnage, à calculer la grandeur du vecteur vv.
hlb COS a V, dt . . . (5)
Les données sont normalement recueillies en 30 à 40 points
d‘observation de la section transversale pour chaque cycle. On
où
peut, si cela est praticable, enregistrer automatiquement et
simultanément tous les paramètres requis. V, dt = AI,
s
où AI, est la distance relative dans l‘eau entre deux points
d’observation consécutifs représentés par les signaux de sortie
6.1 Détermination de la vitesse du cours d’eau
de l’indicateur de vitesse et du compteur.
La méthode 1 permet de déterminer la vitesse du cours d’eau,
Donc pour la jeme distance relative :
I,, perpendiculairement à la trajectoire du canot (route vraie) en
chaque point d’observation 1, 2, 3 , . ., à partir de la relation :
AIb, = AI,, cos ai
I’ = ib sin (x . . . (1)
la largeur totale, B, de la section transversale est :
La solution de I’équation (1 ) donne une réponse représentant la
i=m i=m
composante de vitesse du cours d’eau perpendiculaire à la
= C AI cos ai
(7)
course vraie, même si le sens d‘écoulement n‘est pas perpendi-
VI
B = C
culaire.
I= 1 I= 1
2

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Si l‘on utilise la méthode 2, la largeur de l’intervalle compris L‘essentiel du matériel requis pour les deux méthodes est
indiqué ci-dessous. Une description plus détailléee du matériel
entre les points d‘observation est calculée comme la différence
entre des mesures de distance successives à partir d‘un point est donnée à l‘annexe A.
fixe sur l’une des rives comme indiqué à I‘équation (3).
8.2 Canot
6.3 Détermination de la profondeur du cours d’eau
Un petit canot, de manœuvre facile et suffisamment stable
La profondeur du cours d‘eau en chaque point d’observation pour le genre de cours d‘eau sur lequel il doit être utilisé.
est obtenue par addition de la profondeur du capteur à la
profondeur indiquée sur le diagramme du sondeur à écho, à
moins que le capteur soit réglé pour indiquer la profondeur
totale.
8.3 Palette et indicateur d‘angle - Méthode 1
Une palette Bquipée d’un mécanisme indicateur est montée en
7 Limites
un endroit approprié du canot, généralement la proue. L‘angle
entre la direction de la palette et la route vraie du canot est indi-
La méthode est normalement utilisée dans le cas des rivières de
qué sur un cadran par une aiguille alignée sur la palette. Un
plus de 300 m de largeur et de plus de 2 m de profondeur.
système de visée fixé au cadran pivotant librement permet d’ali-
gner l‘index de ce cadran sur la route vraie du canot. Le cadran
La largeur minimale exigée dépend du nombre d’éléments de
O à WO) des deux côtés de l‘index.
est gradué en degrés (de
section divisant la section et du temps minimal nécessaire pour
parcourir ces éléments de section afin d’obtenir une bonne
précision dans les mesures.
8.4 Moulinet
Le nombre d‘éléments de section doit être d’au moins 25.
Le moulinet utilisé est, de préférence, un élément du type à
hélice avec une carrosserie spécialement concue dans le cas de
La largeur de chaque élément de section dépend de la précision
la méthode 1 pour s‘adapter au bord d’attaque de la palette.
avec laquelle la vitesse peut être mesurée dans chaque élément
Dans le cas de la méthode 2, le moulinet et son saumon doivent
de section. L’intervalle entre deux points d’observation doit
être suspendus à un câble attaché au canot, Les caractéristi-
être suffisant pour permettre à l’observateur de lire les
ques du matériel de suspension doivent être conformes aux exi-
instruments et d‘enregistrer les résultats. La vitesse minimale
I‘ISO 3454.
gences de
du canot doit être telle que le canot puisse traverser la section
en droite ligne. Pour des résultats optimaux, la vitesse du canot
doit être du même ordre que celle du cours d’eau.
8.5 Indicateur de vitesse et compteur
Le cours d’eau doit avoir une profondeur suffisante pour le
Les rotations du moulinet sont transmises sous forme d’impul-
tirant du canot et pour permettre sa manœuvre dans la traver-
sions électriques affichées sur un compteur ou converties par
sée de la section. Les faibles profondeurs peuvent endomma-
l’intermédiaire d’un appareil électronique en mesure de vitesse.
ger les instruments puisque le débitmètre ou le prolongateur de
la palette descendent à environ 1 m en dessous du canot.
Dans le premier cas, les impulsions sont converties en vitesses
ti l‘aide de la table de caractéristiques du moulinet.
Le cours d‘eau ne doit pas présenter de courants en profondeur
comme c‘est le cas dans les canaux à marée où ces courants
Si l’on emploie la méthode 1, le compteur doit permettre un
remontent I’écoulement dont on mesure la vitesse. Dans ce
préréglage du nombre d’impulsions comptées électronique-
cas, la répartition des vitesses sur une verticale est inconnue et
ment. Un signal audible se déclenche lorsque le nombre fixe est
l’on ne peut pas rapporter de facon satisfaisante la vitesse
atteint et le graphique du sondeur à écho s’imprime automati-
moyenne à la vitesse mesurée.
quement. Le compteur doit reprendre seul son réglage initial
avant de répéter la mesure. La figure 5 donne un schéma et une
Le débit ne doit pas varier au point de fausser les résultats de
description de l‘indicateur de vitesse et du compteur.
manière indue pendant la traversée du canot. Dans des
conditions d‘écoulement instables, comme dans les cours
d’eau à marée, il est souhaitable en règle générale de ne pas
8.6 Mesure de la distance - M6thode 2
faire la moyenne d’une série d’essais, mais plut& de traiter
chaque résultat séparément pour mieux définir le cycle de
Pour situer les points d‘observation dans la section, il faut
4).
I’écoulement (voir figure
mesurer la distance entre chaque point et un point fixe de la
rive. La mesure de distance peut se faire par des moyens opti-
ques par exemple un télémètre ou par un appareil électronique
8 Matériel
(par exemple un radiolog).
8.1 Généralités Le systkme de mesure de la distance doit être raccordé (par
relais) au sondeur à écho de manière qu’en chaque point
d’observation un trait vertical puisse venir s’imprimer (automa-
Le matériel nécessaire est similaire quelle que soit la méthode
tiquement ou à la main) sur le graphique du sondeur.
utiliske (voir chapitre 6).
3

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8.7 Sondeur à écho méthode 2, il faut vérifier I‘écartement des repères avant cha-
que mesure, ce qui permet de vérifier I’étalonnage du système
Un sondeur à écho (portatif) doit servir à l’enregistrement en de mesure des distances.)
continu sur bande graphique de la profondeur de la section
entre deux flotteurs. Ce sondeur à écho doit être raccordé par
9.3 Fonctions des membres de I’équipage
relais à l’indicateur de vitesse et au compteur ou à l‘indicateur
de distance pour déclencher le repérage par traits verticaux sur
Trois membres d‘équipage expérimentés sont généralement
le graphique du sondeur en chaque point d‘observation. Le
nécessaires pour procéder à une mesure de débit à partir d’un
sondeur à echo doit être conforme à I’ISO 4366.
1, un opérateur pour le
canot mobile. Ce sont, pour la méthode
canot, un observateur d’angle et un releveur; pour la
méthode 2, un opérateur pour le canot, un observateur pour les
impulsions du moulinet qui sert également de releveur, et un
9 Méthodes de mesure
opérateur relevant les distances.
Le processus de mesure par canot mobile comprend le choix et
à partir d‘un canot
Avant de procéder aux mesures de débit
la préparation de l’emplacement adéquat, la préparation et le
mobile, il est important que les membres de I’équipage aient fait
montage du matériel de mesure et le choix des réglages des ins-
preuve d‘un haut degré de compétence dans toutes les phases
truments servant au rassemblement des données.
de la technique.
9.1 Choix de l’emplacement
Une brève description des fonctions des membres de l’équi-
page est donnée ci-dessous. Une description plus détaillée
L’emplacement de mesure doit être choisi Ià où l’on peut
figure en annexe A.
s‘attendre à un écoulement assez uniforme; c’est-à-dire à des
à un lit sans
lignes d’écoulement aussi parallèles que possible et
a) Le releveur est le responsable de la préparation et de
irrégularités trop marquées.
l’exécution de la mesure. II doit aussi noter le résultat des
mesures (voir annexe BI.
9.2 Préparation de l‘emplacement
b) L’opérateur du canot doit être familier de l’emplacement
L‘emplacement doit subir quelques préparations avant que ne de mesure et doit veiller à ce que le canot demeure autant
débute une série de mesures par canot mobile.
que possible aligné sur la transversale de la section de
mesure.
9.2.1 II faut en premier lieu, choisir une trajectoire du canot
c) L‘observateur d‘angle (méthode 1) doit lire l’angle formé
qui soit autant que possible perpendiculaire 9 la direction de
par la palette et la course vraie du canot, et en rapporter le
I’écoulement. II faut ensuite placer sur chaque rive, dans l’ali-
résultat au releveur.
gnement de cette trajectoire, deux repères de zones clairement
visibles. La couleur de ces repères doit se détacher fortement
d) L‘observateur de distance (méthode 2) doit relever la
sur l’arrière-plan. L’écartement des repères est fonction de la
distance qui sépare le canot d‘un des repères de la rive à
longueur de la trajectoire. Des espacements de 30 m environ
l’aide d’un instrument optique ou électronique. II doit noter
300 m.
sont nécessaires pour une longueur de trajectoire de
les points d’observation sur le graphique du sondeur à écho
si cette opération se fait manuellement.
9.2.2 Des flotteurs balisant la trajectoire choisie marquent
l’origine et la fin des mesures. Ils sont ancrés dans le cours
Si les enregistrements se font simultanément et de facon auto-
à 15 m de chaque rive (voir figure 1 ). Cette distance
d’eau de 12
matique, le nombre des membres d’équipage peut être réduit à
est nécessaire au cours de la traversée pour manœuvrer le
deux.
bateau à l’entrée ou à la sortie de la trajectoire. Les flotteurs
doivent être placés dans un endroit où la profondeur d’eau est
toujours supérieure à 1 m (profondeur de la palette ou du mou-
linet). 10 Calcul du débit
II est préférable de ne pas les placer directement sur la trajec-
10.1 Généralités
toire du canot mais plutôt de les décaler de 3 à 6 m vers l‘amont
pour qu‘ils ne se trouvent pas sur le chemin du canot abordant
Le débit est donné théoriquement par la formule
la trajectoire choisie.
9.2.3 On peut mesurer la largeur du cours d’eau par triangula-
tion, par ((stades)) ou par d‘autres méthodes, et définir la posi-
tion exacte des flotteurs. On relève la distance entre les flot-
Q est le débit vrai;
teurs et le bord de l’eau (A l‘aide d’une chaîne d’arpenteur par
exemple) et l‘on inscrit le résultat dans la partie principale du
procès-verbal de mesure servant au calcul du débit. Si l‘on uti- A est la section transversale;
lise la méthode 1, il est préférable d‘avoir des repères de zone
permanents permettant de calculer la largeur vraie de facon v(x,y) est le champ des vitesses sur la largeur et la profon-
convenable entre les repères et la rive. (Si l‘on utilise la deu r .
4

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En pratique, l'intégrale se calcule d'habitude de manière appro- La vitesse du cours d'eau doit être déterminée pour I'emplace-
:
chée par la somme ment I soit par I'équation (1 ) dans le cas de la méthode 1, soit
par I'équation (2) dans le cas de la méthode 2. Pour de plus
I = 111
1 et 2 OÙ figure un calcul com-
amples détails, voir les tableaux
plet pour les méthodes 1 et 2 respectivement.
(8)
1-1
La distance entre le point d'origine (repère sur la rive) et le point
d'observation OÙ sont faits les relevés est la somme des distan-
où
ces cumulées entre les positions du moulinet et le flotteur, le
flotteur et le bord de l'eau et la rive et le repère (voir figure 31,
Q, est le débit calculé;
ces deux dernières distances étant mesurées séparément pour
chaque rive. Les distances sont définies comme suit :
b, est la largeur du ileme élément de section;
I, = distance entre le point d'origine (repère) et le bord de
d, est la profondeur du ilème élément de section;
l'eau
V, est la vitesse moyenne dans le ilème élément de section;
l2 = 1, + distance mesurée entre le flotteur et le bord de
l'eau
m est le nombre d'éléments de section.
l3 = l2 + Al
Le débit dans le cours d'eau est donc la somme des produits
b3
des surfaces partielles de la section transversale du cours d'eau,
l4 = l3 + Al
multipliée par leurs vitesses moyennes respectives. b4
La technique du canot mobile utilise le mode de calcul à mi-
section du débit. Cette méthode suppose que la vitesse
I, = I(, - ,) + distance mesurée entre le flotteur et le bord
moyenne au milieu de chaque élément de section représente la
de l'eau
vitesse moyenne dans I'élément de section. Cette zone s'étend
horizontalement de la moitié de la distance au moulinet précé-
I,, + 1) = ln + distance au point final (repère)
dentà la moitié de la distance au moulinet suivant, et verticale-
ment de la surface de l'eau jusqu'à la profondeur sondée (voir
IS0 748).
Dans ce qui précède, A/,, est la distance entre l'emplacement
considéré du moulinet et' l'emplacement précédent déterminé
selon la méthode 1.
10.2 Méthode de calcul
Dans la méthode 2, les distances li au repère sont mesurées
On a superposé à la figure 3 le schéma explicatif de la méthode
directement. Chacune des largeurs d'élément de section repré-
de calcul de la section transversale à mi-section pour les mesu-
sente la distance horizontale entre la moitié de la distance à
res de débit, sur le fac similé d'un profil transversal obtenu à l'emplacement précédent du moulinet (i - 1 ) et la moitié de la
partir du graphique du sondeur à écho. La section transversale
distance à l'emplacement suivant (i + 1). Par exemple, la lar-
est définie par les profondeurs aux emplacements 1, 2, 3, . . .,
geur de I'élément de section i équivaut à
n, marqués pendant la mesure sur le graphique du sondeur à
-
écho.
I,, + 11 41 ~ 1)
6, = . . . (10)
2
Selon la méthode B mi-section, le débit partiel dans n'importe
quelle section se calcule pour un emplacement i de la manière
On détermine la profondeur du cours d'eau en chaque point de
suivante :
mesure de la section en ajoutant la profondeur d'immersion du
capteur à chacune des mesures de profondeur enregistrées sur
à éCho aux emplacements d'échantil-
le graphique du sondeur
(9)
lonnage.
où
Suivant les appareils utilisés, l'addition peut éventuellement se
faire de manière automatique.
qi est le débit non corrigé dans la section I;
Les surfaces partielles des éléments de section sont obtenues
vi est la vitesse de I'échantillon à l'emplacement i; en multipliant la largeur telle qu'elle est obtenue à partir de
I'équation (10) par la profondeur au point de mesure.
~ ,) est la distance du point d'origine a l'emplacement
precédent;
Ces surfaces partielles sont ensuite ajoutées les unes aux autres
pour obtenir la surface globale non corrigée de la mesure.
1,; .+ ,) est la distance du point d'origine à l'emplacement
su Iva n t ;
Suivant I'équation (91, on obtient le débit (non corrigé) au
niveau d'un élément de section donné en multipliant la surface
di est la profondeur de l'eau B l'emplacement i. non corrigée par la vitesse mesurée au point d'observation. Ces
5

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valeurs sont à additionner pour obtenir le débit total (non cor- où
rigé) correspondant à la mesure. Les parenthèses se rapportent
à la méthode 1.
k, est le coefficient de correction largeur/surface;
B, est la largeur mesurée de la section transversale;
B, est la largeur calculée de la section transversale.
10.3 Correction de largeur dans le cas d'un
écoulement oblique - Méthode 1
Le coefficient sert ensuite à corriger les valeurs de surface
totale et de débit total de la mesure, comme si l'erreur sur la lar-
geur était répartie de facon uniforme en pourcentage sur cha-
10.3.1 Généralités
que échelon de largeur de la section.
Il est des cas où, à l'emplacement de mesure choisi, l'écoule-
Voir le tableau 1 pour un exemple d'application du coefficient
à la section transversale. Si l'on
ment n'est pas perpendiculaire
de correction largeur/surface.
applique la méthode 1, la largeur des éléments de section doit
alors être calculée d'après la formule (6) :
10.4 Correction de la vitesse moyenne sur une
Al = I A COS ai
b, VI
verticale
Cette équation est fondée sur l'hypothèse qu'une relation du
type triangle rectangle existe entre les vecteurs de vitesse con-
10.4.1 Généralités
sidérés.
Pendant une mesure de débit avec un canot mobile, le moulinet
Si I'écoulement n'est pas normal à la section transversale, cette
est réglé à une profondeur fixe, déterminée à l'avance, d'envi-
situation ne se rencontre pas et I'équation peut donner une lar-
ron 1 m en dessous de la surface de l'eau (voir chapitre 7);
geur calculée trop grande ou trop petite selon que la grandeur
cette technique fait donc usage de la méthode de mesure de la
vectorielle représentant I'écoulement oblique a une compo-
vitesse sous la surface. Le calcul se fait d'après des mesures de
sante horizontale opposée à la direction du canot ou dans le
vitesse effectuées à profondeur constante sous la surface sans
même sens que celle-ci (voir figure 6).
coefficients de correction comme si celles-ci représentaient
toutes une moyenne sur la verticale. L'emploi de cette méthode
Si l'on utilise la méthode 2, il n'y a pas besoin de correction de
permet dans l'idéal de multiplier chaque vitesse mesurée par un
largeur puisque les distances sont mesurées directement.
coefficient pour obtenir la vitesse moyenne sur la verticale. On
suppose cependant que, dans les grands cours d'eau où la
La composante de I'écoulement normale à la section transver-
technique du canot mobile est utilisable, ces coefficients sont
sale ne dépend pas de la composante de vitesse du canot tant
relativement uniformes dans toute la section transversale, ce
à cette section.
que la trajectoire du canot est parallèle
qui permet d'appliquer au débit total un coefficient moyen pour
la section. II est nécessaire d'avoir des données relevées sur
Pour compenser les écarts minimes de sens d'écoulement ou
plusieurs courbes de vitesse, sur des verticales convenablement
les écarts entre trajectoire du canot et section transversale, il
réparties sur l'emplacement de mesure, pour déterminer un
convient d'effectuer un nombre égal de mesures dans chaque
coefficient représentatif de toute la section transversale.
sens. Voir figures 7a) et 7b).
10.4.2 Détermination du coefficient de vitesse sur une
10.3.2 Calcul de la correction de largeur - Méthode 1
verticale
Dans l'idéal, la correction de l'erreur sur la largeur calculée
Les courbes des vitesses sur une verticale sont tracées à partir
devrait être appliquée à I'bchelon de la section transversale où
du relevé des vitesses observées par rapport à la profondeur. La
se produit l'erreur.
mkthode des courbes de vitesses verticales demande une série
d'observations des vitesses (par des moyens classiques) en des
En pratique cependant, seule la largeur globale, qui se mesure
points convenablement répartis entre la surface de l'eau et le lit
directement, est utilisable pour une comparaison avec les gran-
du cours d'eau. Normalement, ces points sont choisis à des
deurs calculées. Si la somme des échelons de largeur calculés
paliers de profondeur de 0,l entre les profondeurs de 0.1 et 0,9.
n'equivaut pas A la largeur mesurée de la section transversale,
Les observations doivent également être effectuées à au moins
on procede à des corrections proportionnelles dans chaque
0,15 m de la surface de l'eau et à au moins 0,15 m du lit du
échelon.
cours d'eau.
La méthode du canot mobile se sert du rapport entre les lar-
Une fois la courbe des vitesses tracée, on peut obtenir la vitesse
geurs mesurées et calculées de la section transversale pour
moyenne sur une verticale donnée en mesurant à l'aide d'un
déterminer le facteur de correction largeur/surface. Pour obte-
planimètre ou de tout autre moyen, la surface se trouvant entre
nir ce coefficient, on divise la largeur mesurée de la section par
la courbe et l'axe des ordonnées puis en divisant cette surface
la largeur calculée, ce qui donne :
par la longueur de l'axe des ordonnées (voir IS0 748).
Pour obtenir un coefficient de correction de la vitesse sur une
(111
verticale quelconque, i, on divise la vitesse moyenne sur cette

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IS0 4369-1979 (FI
types d'erreurs à considérer, à savoir : les erreurs aléatoires, les
verticale par la vitesse à la profondeur d'échantillonnage du
erreurs systématiques constantes et les erreurs systématiques
canot mobile, ce qui donne
variables. Voir les notes de bas de page pour les définitions."
(12)
Les sources d'erreur peuvent être définies d'après une forme
généralisée de I'équation de travail (8) :
où
k, est le coefficient de correction de la vitesse; Q = xbld,vl
1-1
V est la vitesse moyenne sur cette verticale;
L'erreur limite globale sur le débit se compo
...

Norme internationale @ 4369
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONeMEWJYHAPOJlHAR OPTAHHJAUHR no CTAHAAPTH3AUHHWRGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthode du canot mobile
Measurement of liquid flow in open channels - Moving-boat method
Première édition - 1979-10-15
R6f. no : IS0 4369-1979 (FI
CDU532.573
I
m
Descripteurs : écoulement en canal découvert, écoulement de liquide, mesurage de débit, embarcation, spécification de matériel, mesurage de
E
vitesse, calcul d’erreur.
d
Prix basé sur 27 pages
s

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Ava n t - p ro p os
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 confiée aux comités techniques de I'ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale IS0 4369 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de dkbit des liquides dans les canaux découverts, et a été soumise aux comités
membres en mai 1977'.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvhe
Allemagne, R.F. France Suisse
Australie Inde Tchécoslovaquie
Canada Italie Turquie
Égypte, Rép. arabe d' Pays-Bas URSS
Espagne Roumanie USA
Finlande
Rovau me- U n i Yougoslavie
Aucun comité membre ne l'a désapprouvée.
O
Organisation internationale de normalisation, 1979
Imprime en Suisse

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NOR M E I NTE R N AT1 O NA LE IS0 4369-1979 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux
- Méthode du canot mobile
découverts
1 Objet et domaine d’application 5 Généralites
La présente Norme internationale spécifie des méthodes de II est fréquemment impossible, sur les grandes rivibres ou dans
mesure du debit dans les grands estuaires et rivieres par la les estuaires, de suivre les méthodes classiques de mesure du
débit B l’aide de moulinets, qui mettent en Oeuvre des
technique du canot mobile. Les chapitres qui suivent
esquissent les procédés relatifs à cette méthode et décrivent les procedures coûteuses et fastidieuses.
caractéristiques générales du matériel nécessaire.
Cela vaut en particulier dans les endroits recules, où ces
moyens n’existent pas ou pendant les inondations, les moyens
Elle reproduit en annexe et en fac simile un exemple complet de
calcul de mesure avec un canot mobile. de mesure étant submergés ou inaccessibles.
Dans les emplacements OÙ les conditions instables
d’écoulement exigent des mesures aussi rapides que possible,
la technique du canot mobile est alors utilisee. Elle n’exige pas
2 Références
d’installations fixes et se prête à l’utilisation d’emplacements
alternés.
IS0 748, Mesure de dCt des liquides L-ns les canaux
dkcouverts - Méthode d’exploration du champ des vitesses.
La technique du canot mobile se base sur une exploration du
champ des vitesses pour déterminer le débit. La technique
IS0 772, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux
necessite les renseignements suivants :
dkcouverts - Vocabulaire et symboles.
a) emplacements des points d’observation le long du cours
IS0 3454, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux
d’eau, en fonction de la distance B un point d’origine;
dkcouverts - Matériel de sondage et de suspension.
b) profondeur du cours d‘eau, d, en chaque point
IS0 4366, Mesure de dkbit des liquides dans les canaux
d‘observation;
dkcouverts - Sondeurs B &ho.
c) vitesse du cours d‘eau, v, perpendiculairement B la
IS0 5168, Calcul de l‘erreur limite sur une mesure de débit.’)
section transversale, en chaque point d‘observation.
La principale différence entre une mesure classique et la mesure
B l’aide d’un canot mobile resulte du mode de rassemblement
3 Définitions
des données. Dans le cas de la methode traditionnelle, on
determine la vitesse moyenne dans les dlhents de section
Les termes utilises dans la presente Norme internationale sont
d‘une section transversale du cours d‘eau A partir de vitesses
ceux qui sont définis dans I’ISO 772.
ponctuelles ou par integration de la moyenne des vitesses sur
une verticale. Dans le cas de la methode B l’aide du canot
mobile, la vitesse est mesurée sur toute la largeur d’un élement
de section en suspendant le moulinet B une profondeur
4 Unités de mesure constante pendant la traversée du cours d’eau par le canot. La
vitesse mesurée et les informations supplementaires recueillies
Les unites de mesure utilisées dans la présente Norme
par le sondage en profondeur donnent les moyens necessaires
internationale sont les unites SI. pour déterminer le débit.
1) Actuellement au stade de projet.
1

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IS0 4369-1979 (FI
6 Principe de la méthode La méthode 2 permet de déterminer la vitesse du cours d’eau à
partir de la relation
La mesure avec le canot mobile se fait par traversée du cours
d’eau le long d‘une trajectoire prédéterminée qui est générale- v = 4.; - v; . . . (2)
ment normale à I’écoulement (voir figure 1 ), Pendant la traver-
sée, un sondeur à écho enregistre la forme géométrique de la où v, est obtenue à partir de
section transversale et un moulinet fonctionnant en continu
relbve les vitesses combinées du cours d‘eau et du canot.
Une troisième série de données nécessaires est obtenue soit en
mesurant à intervalles l’angle formé par le moulinet qui s’aligne
(voir figure 3)
parallelement au mouvement de l’eau, et par la trajectoire pré-
déterminée, soit en mesurant la distance par rapport à un point
où
fixe de la rive.
i est l’ordre du point d’observation;
La mesure de vitesse relevée en chacun des points d‘observa-
tion dans la section transversale (v, dans la figure 2) est la
est la distance entre le point d‘observation i et un point
li
vitesse de l‘eau au niveau du moulinet résultant aussi bien de
fixe de la rive;
I’écoulement du cours d‘eau que du mouvement du canot.
C’est la somme vectorielle de la vitesse de l‘eau par rapport au
est le temps requis pour traverser la largeur d‘un élément
ti
lit du cours d’eau.(v) et de la vitesse du canot par rapport au lit
de section.
du cours d‘eau (v,).
Les données d‘échantillonnage relevées en chaque point
6.2 Ddtermination de la distance entre les points
d‘observation fournissent les informations nécessaires pour
d’observation
définir la vitesse du cours d‘eau. Il existe deux méthodes pour
déterminer cette vitesse; elles sont généralement appelées
Du diagramme vectoriel (voir figure 21, on pourra constater que
méthode 1 et méthode 2.
l’on obtient :
La méthode 1 consiste à mesurer l’angle a entre la trajectoire
...
(4)
déterminée du canot et une palette verticale qui s’aligne sur la
direction de l’eau à son niveau. Un indicateur d‘angle fixé au
où Al, est la distance parcourue par le canot le long de la route
support de la palette indique l‘angle a.
vraie entre deux points d’observation consécutifs, pourvu que
la vitesse du cours d‘eau soit perpendiculaire à la trajectoire du
La méthode 2 consiste à mesurer la distance entre les points
canot.
d‘observation et un point fixe de la rive d’où l‘on peut détermi-
ner la largeur de I’élément de section traversé tout en mesurant
Lorsque la vitesse n‘est pas perpendiculaire, un réglage est
le temps. Ces données permettent de calculer la composante nécessaire comme expliqué en 10.3.
de vitesse du canot, v,, et, aprbs mesure de la vitesse totale, v,,
de déterminer la composante de vitesse du cours d’eau, v, per-
Si l’on suppose que a est à peu prbs uniforme sur la distance
pendiculairement à la trajectoire déterminée du canot.
relativement courte constituant un gradient, on peut le
considérer comme constant.
La mesure relevée par l‘indicateur de vitesse en nombre
d’impulsions par seconde sert, en combinaison avec un tableau En appliquant la méthode 1, I‘équation (4) convient donc
d’étalonnage, à calculer la grandeur du vecteur vv.
Al, = cos a v, dt . (5)
s
Les données sont normalement recueillies en 30 à 40 points
d’observation de la section transversale pour chaque cycle. On
où
peut, si cela est praticable, enregistrer automatiquement et
simultanément tous les parambtres requis.
V, dt = AI,
s
où AI, est la distance relative dans l’eau entre deux points
d‘observation consécutifs représentes par les signaux de sortie
6.1 Détermination de la vitesse du cours d‘eau
de l‘indicateur de vitesse et du compteur.
La méthode 1 permet de déterminer la vitesse du cours d’eau,
Donc pour la jeme distance relative :
Y, perpendiculairement à la trajectoire du canot (route vraie) en
chaque point d’observation 1, 2, 3 , , ., à partir de la relation :
AI,, = AIvl cos ai . (6)
I’ = iL sin (x . . . (1)
la largeur totale, B, de la section transversale est :
La solution de I’équation (1 1 donne une réponse représentant la
r=m i=m
composante de vitesse du cours d’eau perpendiculaire à la
B = C A/,, = AI,^ cos ai (7)
course vraie, même si le sens d’écoulement n‘est pas perpendi-
culaire.
i= 1 i= 1
2

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IS0 4369-1979 (FI
L’essentiel du matériel requis pour les deux méthodes est
Si l‘on utilise la méthode 2, la largeur de l‘intervalle compris
entre les points d‘observation est calculée comme la différence indiqué ci-dessous. Une description plus détailléee du matériel
est donnée à l‘annexe A.
entre des mesures de distance successives à partir d’un point
fixe sur l‘une des rives comme indiqué à I’équation (3).
8.2 Canot
6.3 Détermination de la profondeur du cours d‘eau
Un petit canot, de manœuvre facile et suffisamment stable
pour le genre de cours d’eau sur lequel il doit être utilisé.
La profondeur du cours d‘eau en chaque point d‘observation
est obtenue par addition de la profondeur du capteur A la
profondeur indiquée sur le diagramme du sondeur à écho, à
moins que le capteur soit réglé pour indiquer la profondeur
totale.
8.3 Palette et indicateur d’angle - Méthode 1
Une palette Bquipée d’un mécanisme indicateur est montée en
7 Limites
un endroit approprié du canot, généralement la proue. L‘angle
entre la direction de la palette et la route vraie du canot est indi-
La méthode est normalement utilisée dans le cas des rivibres de
qué sur un cadran par une aiguille alignée sur la palette. Un
plus de 300 m de largeur et de plus de 2 m de profondeur.
systbme de visée fixé au cadran pivotant librement permet d’ali-
gner l’index de ce cadran sur la route vraie du canot. Le cadran
La largeur minimale exigée dépend du nombre d’éléments de
est gradué en degrés (de O à WO) des deux côtés de l‘index.
section divisant la section et du temps minimal nécessaire pour
parcourir ces élérnents de section afin d‘obtenir une bonne
précision dans les mesures.
8.4 Moulinet
Le nombre d’éléments de section doit être d’au moins 25.
Le moulinet utilisé est, de préférence, un élément du type à
hélice avec une carrosserie spécialement concue dans le cas de
La largeur de chaque élément de section dépend de la précision
la méthode 1 pour s‘adapter au bord d’attaque de la palette.
avec laquelle la vitesse peut être mesurée dans chaque élément
Dans le cas de la méthode 2, le moulinet et son saumon doivent
de section. L’intervalle entre deux points d’observation doit
être suspendus à un câble attaché au canot. Les caractéristi-
être suffisant pour permettre à l‘observateur de lire les
ques du matériel de suspension doivent être conformes aux exi-
instruments et d’enregistrer les résultats. La vitesse minimale
gences de I‘ISO 3454.
du canot doit être telle que le canot puisse traverser la section
en droite ligne. Pour des résultats optimaux, la vitesse du canot
doit être du même ordre que celle du cours d’eau.
8.5 Indicateur de vitesse et compteur
Le cours d’eau doit avoir une profondeur suffisante pour le
Les rotations du moulinet sont transmises sous forme d’impul-
tirant du canot et pour permettre sa manœuvre dans la traver-
sions Blectriques affichées sur un compteur ou converties par
sée de la section. Les faibles profondeurs peuvent endomma-
l’intermédiaire d‘un appareil électronique en mesure de vitesse.
ger les instruments puisque le débitmètre ou le prolongateur de
la palette descendent à environ 1 m en dessous du canot.
Dans le premier cas, les impulsions sont converties en vitesses
à l’aide de la table de caractéristiques du moulinet.
Le cours d‘eau ne doit pas présenter de courants en profondeur
comme c’est le cas dans les canaux à marée où ces courants
Si l’on emploie la méthode 1, le compteur doit permettre un
remontent I‘écoulement dont on mesure la vitesse. Dans ce
préréglage du nombre d’impulsions comptees électronique-
cas, la répartition des vitesses sur une verticale est inconnue et
ment. Un signal audible se déclenche lorsque le nombre fixe est
l‘on ne peut pas rapporter de facon satisfaisante la vitesse
atteint et le graphique du sondeur B écho s‘imprime automati-
moyenne à la vitesse mesurée.
quement. Le compteur doit reprendre seul son réglage initial
avant de répéter la mesure. La figure 5 donne un schéma et une
Le débit ne doit pas varier au point de fausser les résultats de
description de l’indicateur de vitesse et du compteur.
manière indue pendant la traversée du canot. Dans des
conditions d’écoulement instables, comme dans les cours
d‘eau à marée, il est souhaitable en rbgle générale de ne pas
8.6 Mesure de la distance - MBthode 2
faire la moyenne d‘une série d’essais, mais plutôt de traiter
chaque résultat séparément pour mieux définir le cycle de
Pour situer les points d’observation dans la section, il faut
I’écoulement (voir figure 4).
mesurer la distance entre chaque point et un point fixe de la
rive. La mesure de distance peut se faire par des moyens opti-
ques par exemple un télémbtre ou par un appareil électronique
8 Matériel
(par exemple un radiolog).
Le système de mesure de la distance doit être raccordé (par
8.1 Généralités
relais) au sondeur à écho de manibre qu‘en chaque point
d’observation un trait vertical puisse venir s‘imprimer (automa-
Le matériel necessaire est similaire quelle que soit la méthode
tiquement ou à la main) sur le graphique du sondeur.
utilisée (voir chapitre 6).
3

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8.7 Sondeur à écho
méthode 2, il faut vérifier I’écartement des repères avant cha-
que mesure, ce qui permet de vérifier I’étalonnage du système
Un sondeur à echo (portatif) doit servir à l’enregistrement en
de mesure des distances.)
continu sur bande graphique de la profondeur de la section
entre deux flotteurs. Ce sondeur à écho doit être raccordé par
9.3 Fonctions des membres de I’équipage
relais à l‘indicateur de vitesse et au compteur ou à l’indicateur
de distance pour déclencher le repérage par traits verticaux sur
Trois membres d‘équipage expérimentés sont généralement
le graphique du sondeur en chaque point d‘observation. Le
nécessaires pour procéder à une mesure de débit à partir d’un
sondeur à écho doit être conforme à I’ISO 4366.
canot mobile. Ce sont, pour la méthode 1, un opérateur pour le
canot, un observateur d’angle et un releveur; pour la
les
méthode 2, un opérateur pour le canot, un observateur pour
impulsions du moulinet qui sert également de releveur, et un
9 Méthodes de mesure
opérateur relevant les distances.
Le processus de mesure par canot mobile comprend le choix et
Avant de procéder aux mesures de débit à partir d’un canot
la préparation de l’emplacement adéquat, la préparation et le
mobile, il est important que les membres de I‘équipage aient fait
montage du matériel de mesure et le choix des réglages des ins-
preuve d’un haut degré de compétence dans toutes les phases
truments servant au rassemblement des données.
de la technique.
9.1 Choix de l’emplacement
Une brève description des fonctions des membres de l‘équi-
page est donnée ci-dessous. Une description plus détaillée
L’emplacement de mesure doit être choisi là où l’on peut
figure en annexe A.
s’attendre à un écoulement assez uniforme; c‘est-à-dire à des
lignes d’écoulement aussi parallèles que possible et à un lit sans
a) Le releveur est le responsable de la préparation et de
irrégularités trop marquées.
l’exécution de la mesure. II doit aussi noter le résultat des
mesures (voir annexe 6).
9.2 Préparation de l’emplacement
b) L’opérateur du canot doit être familier de l‘emplacement
L‘emplacement doit subir quelques préparations avant que ne
de mesure et doit veiller à ce que le canot demeure autant
débute une série de mesures par canot mobile. que possible aligné sur la transversale de la section de
mesure.
9.2.1 II faut en premier lieu, choisir une trajectoire du canot
c) L‘observateur d’angle (méthode 1) doit lire l‘angle formé
qui soit autant que possible perpendiculaire à la direction de
par la palette et la course vraie du canot, et en rapporter le
I‘écoulement. II faut ensuite placer sur chaque rive, dans l’ali-
résultat au releveur.
gnement de cette trajectoire, deux repères de zones clairement
visibles. La couleur de ces repères doit se détacher fortement
d) L’observateur de distance (mbthode 2) doit relever la
sur l’arrière-plan. L’écartement des repères est fonction de la
distance qui sépare le canot d’un des repères de la rive à
longueur de la trajectoire. Des espacements de 30 m environ
l’aide d’un instrument optique ou électronique. II doit noter
sont nécessaires pour une longueur de trajectoire de 300 m.
les points d’observation sur le graphique du sondeur à écho
si cette opération se fait manuellement.
9.2.2 Des flotteurs balisant la trajectoire choisie marquent
l’origine et la fin des mesures. Ils sont ancrés dans le cours
Si les enregistrements se font simultanément et de facon auto-
d’eau de 12 à 15 m de chaque rive (voir figure 1). Cette distance
matique, le nombre des membres d’équipage peut être réduit à
est nécessaire au cours de la traversée pour manœuvrer le
deux.
bateau à l’entrée ou à la sortie de la trajectoire. Les flotteurs
doivent être placés dans un endroit OÙ la profondeur d’eau est
toujours supérieure à 1 m (profondeur de la palette ou du mou-
linet).
10 Calcul du débit
II est préférable de ne pas les placer directement sur la trajec-
10.1 Généralités
toire du canot mais plutôt de les décaler de 3 à 6 m vers l‘amont
pour qu’ils ne se trouvent pas sur le chemin du canot abordant
Le débit est donné théoriquement par la formule
la trajectoire choisie.
Q = A v(x,y) dxdy
9.2.3 On peut mesurer la largeur du cours d‘eau par triangula-
tion, par ((stades)) ou par d‘autres méthodes, et définir la posi- où
tion exacte des flotteurs. On relève la distance entre les flot-
teurs et le bord de l’eau (à l‘aide d’une chaîne d‘arpenteur par Q est le débit vrai;
exemple) et l‘on inscrit le résultat dans la partie principale du
procès-verbal de mesure servant au calcul du débit. Si l’on uti- A est la section transversale;
lise la méthode 1, il est préférable d’avoir des repères de zone
permanents permettant de calculer la largeur vraie de facon v(x,y) est le champ des vitesses sur la largeur et la profon-
convenable entre les repères et la rive. (Si l’on utilise la
deur.
4

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En pratique, l’intégrale se calcule d’habitude de manière appro- La vitesse du cours d’eau doit être déterminée pour I’emplace-
chée par la somme : ment i soit par I‘équation (1) dans le cas de la méthode 1, soit
par I‘équation (2) dans le cas de la méthode 2. Pour de plus
I = 111
amples détails, voir les tableaux 1 et 2 OÙ figure un calcul com-
plet pour les méthodes 1 et 2 respectivement.
. . . (8)
Q, = bidiF
I= 1
La distance entre le point d’origine (repère sur la rive) et le point
d’observation OÙ sont faits les relevés est la somme des distan-
où
ces cumulées entre les positions du moulinet et le flotteur, le
flotteur et le bord de l’eau et la rive et le repère (voir figure 31,
Q, est le débit calculé;
ces deux dernières distances étant mesurées séparément pour
chaque rive. Les distances sont définies comme suit :
bi est la largeur du iième élément de section:
I, = distance entre le point d’origine (repère) et le bord de
di est la profondeur du iième élément de section:
l‘eau
-
vi est la vitesse moyenne dans le iième élément de section;
l2 = I, + distance mesurée entre le flotteur et le bord de
l’eau
m est le nombre d’éléments de section.
I, = l2 + AI
Le débit dans le cours d’eau est donc la somme des produits b3
des surfaces partielles de la section transversale du cours d’eau,
l4 = I, + AI
multipliée par leurs vitesses moyennes respectives. b4
La technique du canot mobile utilise le mode de calcul à mi-
section du débit. Cette méthode suppose que la vitesse
I, = I,, - 1) + distance mesurée entre le flotteur et le bord
moyenne au milieu de chaque élément de section représente la
de l‘eau
vitesse moyenne dans I‘élément de section. Cette zone s‘étend
horizontalement de la moitié de la distance au moulinet précé-
I(, + ,) = I, + distance au point final (repère)
dent à la moitié de la distance au moulinet suivant, et verticale-
ment de la surface de l’eau jusqu‘à la profondeur sondée (voir
IS0 748).
Dans ce qui précède, Al est la distance entre l‘emplacement
bi
considéré du moulinet et l‘emplacement précédent déterminé
selon la méthode 1.
10.2 Mgthode de calcul
Dans la méthode 2, les distances li au repère sont mesurées
On a superposé à la figure 3 le schéma explicatif de la méthode directement. Chacune des largeurs d’élément de section repré-
de calcul de la section transversale à mi-section pour les mesu- sente la distance horizontale entre la moitié de la distance à
res de débit, sur le fac similé d‘un profil transversal obtenu à l’emplacement précédent du moulinet (i - 1) et la moitié de la
partir du graphique du sondeur à écho. La section transversale distance à l’emplacement suivant (i + 1). Par exemple, la lar-
est définie par les profondeurs aux emplacements 1, 2, 3, . . ., geur de I’élément de section i équivaut à
n, marqués pendant la mesure sur le graphique du sondeur à
-
écho. 4, + 1) 4 - 1)
b. =
. . . (10)
2
Selon la méthode à mi-section, le débit partiel dans n‘importe
quelle section se calcule pour un emplacement i de la manière
en chaque point de
On détermine ,a du cours
suivante :
mesure de la section en ajoutant la profondeur d‘immersion du
capteur à chacune des mesures de profondeur enregistrées sur
-
‘(i + 1) ‘(i - 1)
le graphique du sondeur A écho aux emplacements d‘échantil-
q, = v.
. . . (9)
II
] di lonnage.
L2
où
Suivant les appareils utilisés, l‘addition peut éventuellement se
faire de manière automatique.
qi est le débit non corrigé dans la section i;
Les surfaces partielles des éléments de section sont obtenues
en multipliant la largeur telle qu‘elle est obtenue à partir de
vi est la vitesse de I’échantillon à l‘emplacement i;
I’équation (10) par la profondeur au point de mesure.
est la distance du point d‘origine à l’emplacement
- ,)
précédent; Ces surfaces partielles sont ensuite ajoutées les unes aux autres
pour obtenir la surface globale non corrigée de la mesure.
est la distance du point d’origine à l’emplacement
,)
suivant; Suivant I‘équation (91, on obtient le débit (non corrigé) au
niveau d’un élément de section donné en multipliant la surface
non corrigée par la vitesse mesurée au point d’observation. Ces
di est la profondeur de l’eau à l’emplacement i.
5

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IS0 4369-1979 (FI
valeurs sont à additionner pour obtenir le débit total (non cor-
où
rigé) correspondant à la mesure. Les parenthèses se rapportent
à la méthode 1.
k, est le coefficient de correction largeurisurface;
B, est la largeur mesurée de la section transversale;
est la largeur calculée de la section transversale.
B,
10.3 Correction de largeur dans le cas d‘un
écoulement oblique - M6thode 1
Le coefficient sert ensuite à corriger les valeurs de surface
totale et de débit total de la mesure, comme si l‘erreur sur la lar-
geur était répartie de facon uniforme en pourcentage sur cha-
10.3.1 GBnBralitBs
que échelon de largeur de la section.
II est des cas où, à l’emplacement de mesure choisi, l’écoule-
Voir le tableau 1 pour un exemple d’application du coefficient
ment n’est pas perpendiculaire 8 la section transversale. Si l’on
de correction largeur/surface.
applique la méthode 1, la largeur des éléments de section doit
alors être calculée d‘aprhs la formule (6) :
10.4 Correction de la vitesse moyenne sur une
Al,, = I,, A COS ai
verticale
Cette équation est fondée sur I’hypothhse qu’une relation du
type triangle rectangle existe entre les vecteurs de vitesse con-
10.4.1 GBnBralitBs
sidérés.
Pendant une mesure de débit avec un canot mobile, le moulinet
Si I’écoulement n‘est pas normal à la section transversale, cette
est réglé 8 une profondeur fixe, déterminée à l’avance, d’envi-
situation ne se rencontre pas et I’équation peut donner une lar-
ron 1 m en dessous de la surface de l‘eau (voir chapitre 7);
geur calculée trop grande ou trop petite selon que la grandeur
cette technique fait donc usage de la méthode de mesure de la
vectorielle représentant I‘écoulement oblique a une compo-
vitesse sous la surface. Le calcul se fait d’aprhs des mesures de
sante horizontale opposée 8 la direction du canot ou dans le
vitesse effectuées à profondeur constante sous la surface sans
même sens que celle-ci (voir figure 6).
coefficients de correction comme si celles-ci représentaient
toutes une moyenne sur la verticale. L’emploi de cette méthode
Si l‘on utilise la méthode 2, il n‘y a pas besoin de correction de
permet dans l’idéal de multiplier chaque vitesse mesurée par un
largeur puisque les distances sont mesurées directement.
coefficient pour obtenir la vitesse moyenne sur la verticale. On
suppose cependant que, dans les grands cours d‘eau OÙ la
La composante de I’écoulement normale à la section transver-
technique du canot mobile est utilisable, ces coefficients sont
sale ne dépend pas de la composante de vitesse du canot tant
relativement uniformes dans toute la section transversale, ce
que la trajectoire du canot est parallhle 8 cette section.
qui permet d’appliquer au débit total un coefficient moyen pour
la section. II est nécessaire d’avoir des données relevées sur
Pour compenser les écarts minimes de sens d’écoulement ou
plusieurs courbes de vitesse, sur des verticales convenablement
les écarts entre trajectoire du canot et section transversale, il
réparties sur l‘emplacement de mesure, pour déterminer un
convient d’effectuer un nombre égal de mesures dans chaque
coefficient représentatif de toute la section transversale.
sens. Voir figures 7a) et 7b).
10.4.2 DBtermination du coefficient de vitesse sur une
10.3.2 Calcul de la correction de largeur - MBthode 1
verticale
Dans l‘idéal, la correction de l’erreur sur la largeur calculée
Les courbes des vitesses sur une verticale sont tracées à partir
devrait être appliquée 8 I’échelon de la section transversale où
du relevé des vitesses observées par rapport à la profondeur. La
se produit l’erreur.
mhthode des courbes de vitesses verticales demande une série
d‘observations des vitesses (par des moyens classiques) en des
En pratique cependant, seule la largeur globale, qui se mesure
points convenablement répartis entre la surface de l’eau et le lit
directement, est utilisable pour une comparaison avec les gran-
du cours d‘eau. Normalement, ces points sont choisis à des
deurs calcul6es. Si la somme des échelons de largeur calculés
paliers de profondeur de 0,l entre les profondeurs de 0,l et 0,9.
n’equivaut pas 8 la largeur mesurée de la section transversale,
Les observations doivent également être effectuées à au moins
on prochde 8 des corrections proportionnelles dans chaque
0,15 m de la surface de l’eau et 8 au moins 0,15 m du lit du
échelon.
cours d‘eau.
La méthode du canot mobile se sert du rapport entre les lar-
Une fois la courbe des vitesses tracée, on peut obtenir la vitesse
geurs mesurbes et calculées de la section transversale pour
moyenne sur une verticale donnée en mesurant à l’aide d‘un
déterminer le facteur de correction largeur/surface. Pour obte-
planitnetre ou de tout autre moyen, la surface se trouvant entre
nir ce coefficient, on divise la largeur mesurée de la section par
la courbe et l‘axe des ordonnées puis en divisant cette surface
la largeur calculée, ce qui donne :
par la longueur de l’axe des ordonnées (voir IS0 748).
(11) Pour obtenir un coefficient de correction de la vitesse sur une
verticale quelconque, i, on divise la vitesse moyenne sur cette
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IS0 4369-1979 (F)
types d‘erreurs à considérer, à savoir : les erreurs aléatoires, les
verticale par la vitesse à la profondeur d‘échantillonnage du
canot mobile, ce qui donne : erreurs systématiques constantes et les erreurs systématiques
variables. Voir les notes de bas de page pour les d8finitions.l)
~
V
k =-
...
(12)
Les sources d’erreur peuvent être définies d‘après une forme
,v
généralisée de I‘équation de travail (8) :
où
k, est le coefficient de correction de la vitesse; Q = cb,d
...