ISO 4369:1979
(Main)Measurement of liquid flow in open channels — Moving-boat method
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
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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
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
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.
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-
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.
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 i
...
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,
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
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.
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
IS0 4369-1979 (FI
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).
IS0 4369-1979 (FI
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
...
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
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
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.
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
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).
IS0 4369-1979 (FI
8.7 Sondeur à écho
méthode 2, il faut vérifier I’écartement des repères avant cha-
que mesure, ce qui permet de vérifier
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.