ISO 1088:1985
(Main)Liquid flow measurement in open channels — Velocity-area methods — Collection and processing of data for determination of errors in measurement
Liquid flow measurement in open channels — Velocity-area methods — Collection and processing of data for determination of errors in measurement
For determining the discharge in open channels by the velocity-area method, components of the flow need to be measured. The total uncertainty in discharge is a combination of the uncertainties in these components. This ISO-Standard specifies a standard basis for collecting and processing the data required to compute the component uncertainties for determining the total uncertainty in discharge.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthodes d'exploration du champ des vitesses — Recueil et traitement des données pour la détermination des erreurs de mesurage
La présente Norme internationale fournit une base commune pour le recueil et le traitement des données pour la détermination des composantes individuelles de l'erreur totale dans le mesurage de débit des liquides dans les canaux découverts par les méthodes d'exploration du champ des vitesses. Pour la détermination du débit dans les canaux découverts par la méthode d'exploration du champ des vitesses, il est nécessaire de mesurer les composantes du débit. L'erreur limite totale sur le débit est une combinaison des erreurs limites dans ces composantes. La présente Norme internationale fournit une base commune pour le recueil et le traitement des données nécessaires pour calculer les erreurs limites des composantes en vue de la détermination de l'erreur limite totale sur le débit. Elle peut servir pour effectuer une étude des erreurs limites des composantes à partir de données obtenues d'un échantillon important prélevé des rivières dans un bassin ou d'un pays, ou pour effectuer des é
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME~~YHAPO,QHAR OPrAHM3ALWlR fl0 CTAH~APTbl3ALW@ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Liquid flow measurement in open channels -
Velocity-area methods - Collection and processing of
data for determination of errors in measurement
AMthodes d ’exploration du champ des vitesses - Recueil et
Mesure de d&bit des liquides dans /es canaux dkouverts -
traitement des donnees pour Ia determination des erreurs de mesurage
Second edition - 1985-01-15
Ref. No. ISO 10884985 (EI
UDC 532.57 : 532.543 : 627.133
liquid flow, flow measurement, velocity measurement, error analysis.
Descriptors :
Price based on 21 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bedies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take patt 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. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 1088 was prepared by Technical Committee ISO/TC 113,
Measurement of liquid flow in open channels.
ISO 1088 was first published in 1973. This second edition cancels and replaces the first
edition, of which it constitutes a technical revision.
0
0 International Organkation for Standardkation, 1985
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Contents Page
......................................... 1
1 Scope and field of application
1
2 References .
1
3 General .
1
3.1 Principle .
1
3.2 Occurrence of error .
2
3.3 Sourcesoferror .
Determination of the individual components of the error . 2
3.4
.................................... 3
3.5 Description of the uncertainty
3
3.6 Total uncertainty in discharge .
4
Evaluation of the error in the individual components .
3.7
........................................ 4
4 Data on the local Point velocity
4
5 Data on the average velocity .
4
..........................................
5.1 Location of the vertical
.................................. 4
5.2 Distribution of measuring Points
..................... 5
5.3 Period of measurement of local Point velocities
5
.......................................
5.4 Number of measurements
5
5.5 Presentation of data .
5
6 Data on the velocity-area method .
5
...............................
6.1 Measurement at 0,6 times the depth
..................................... 5
6.2 Velocity-distribution method
5
6.3 Presentation of data .
5
General data .
6.4
5
..................................................
7 Integration method
6
8 Calibration curves .
6
9 Distance measurements .
6
................................................
‘IO Depth measurements
6
11 Dataprocessing .
6
11.1 General .
6
...................................................
11.2 Error-type I
8
11.3 Error-type II .
9
11.4 Error-type Ill .
IO
.....................................................
12 List of Symbols.
Annexes
13
...................
A Local Point velocity measurements - Report form
..................... 16
B Average velocity measurements - Report form
.............................. 19
C Velocity-area method - Report form
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10884985 (EI
Liquid flow measurement in open channels -
Collection and processing of
Velocity-area methods -
data for determination of errors in measurement
1 Scope and fieid of application 3 General
This International Standard specifies a Standard basis for the
3.1 Principle
collection and processing of data for the determination of in-
dividual components of the total error in the measurement of
The principle of the velocity-area method consists in determin-
liquid flow in open channels by velocity-area methods.
ing from measurements the distribution of the flow velocity in
the Cross-section and the Cross-sectional area, and using these
For determining the discharge in open channels by the velocity-
observations for the computation of the discharge.
area method, components of the flow need to be measured.
The total uncertainty in discharge is a combination of the
The measurements of the flow velocity are made in a number of
uncertainties in these components. This International Standard
verticals. In each vertical the mean velocity is determined from
specifies a Standard basis for collecting and processing the data
measurements at a selected number of Points. The discharge
required to compute the component uncertainties for determin-
per unit width may be found by multiplying the mean velocity
ing the total uncertainty in discharge. This International
by the depth in the vertical considered.
Standard may be used when carrying out an investigation of
component uncertainties from data taken from a large Sample
Esch vertical is assumed to be representative of a Segment of
of rivers in a basin or in a country or for international investi-
the Cross-sectional area. The selection of the number and
gations.
location of the verticals determines the width of these
Segments. Assuming that the discharge has remained constant
during the measurements, summation of the discharge in the
2 References
various Segments gives the total discharge through the section.
ISO 748, Liquid flow measurement in open channels -
Velocity-area methods. 3.2 Occurrence of error
ISO 772, Liquid flow measurement in open channels - When measuring width, depth and flow velocity, errors occur.
Vocabulary and Symbols. The application of certain computational methods also intro-
duces errors depending on the assumptions made.
ISO 4363, Liquid flow measurement in open channels -
A distinction shall be made between random and systematic
Methods for measurement of suspended Sediment.
errors, resulting from the instruments used, the measuring
procedures and the processing of data. Random errors are also
ISO 4364, Liquid flow measurement in open channels - Bed
influenced by the nature of turbulent flow. The magnitude of
material sampling.
random errors tan be influenced favourably by the proper
selection of instruments and methods. Systematic errors may
ISO 5168, Measurement of fluid flow - Estimation of un-
be constant or variable and they cannot be eliminated by
certainty of a flow-rate measurement.
repeating the measurements or by increasing the duration of a
measurement. There are, in addition, mistakes due to
ISO/TR 7178, Liquid flow measurement in open channels -
misreading an instrument or to instrument malfunction.
Investigation 0 f total error.
Velocity-area methods -
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 1088-1985 (EI
3.4 Determ ination of the individual components
3.3 Sources of error (sec figure 1)
of the error
Theoretically the discharge
3.4.1 Errors in width
= . . .
v (x, y) dx dy (1)
4
A
The measurement of the width between verticals is normally
made by measüring distances from a reference Point on the
bank. When a tape or tag-line is used, or the movement of the
wire attached to a trolley is observed, the error depends on the
is the unobservable true discharge;
4
distance but is usually negligible. Where Optical means are
used, the errors also depend on the distance measured but may
A is the Cross-sectional area;
be greater.
v (x, y) is the velocity field over width, X, and depth, y.
Where the distance is measured by electronie means, a con-
stant error and an error depending on the distance measured
In practice, the integral is approximated by the summation
occur.
The errors are mainly instrument errors.
(2)
3.4.2 Errors in depth
where
In ISO 748, clause 10, a number of sources of error in the
measurement of depth is mentioned.
Q is the calculated discharge;
Some errors depend on the type and use of the instruments
bi is the width of the ifh section;
applied. Such errors are not included in this International
Standard.
di is the depth of the Ph section;
Errors arise due to the interpolation of the depth between the
Vi is the mean velocity in the PJ vertical;
verticals at which depths are measured. These are included in
3.4.3 c) as “error-type Ill”.
m is the number of sections.
3.4.3 Errors in determination of the mean velocity
The error in Q is due to
These errors consist of three components :
a) errors in the measurement of the quantities bi, diand of
the individual measurements of the flow velocity necessary
a) The error due to the restricted measuring time of the
for the determination of 5, and
local Point-velocity in each vertical. Because of turbulente
the velocity fluctuates continuously over the wet cross-
the approximation of the integral (1) by the sum-
b)
section. The mean velocity at any Point, determined from a
mation (2).
0
h
Figure 1 - Definition Sketch
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 1088-1985 (E)
where
measurement during a certain time interval, is an approxi-
mation of the true mean velocity at that particular Point. In
is the percen tage uncertainty
this International Standard, errors of this nature are referred due to random sam-
. Xls(j
pli ng error of the depth Profile
to as “error-type l”V (error-type Ill);
b) The error arising from the use of a limited number of
is the percentage uncertainty due to the random
Xlsh
sampling Points in a vertical. Computation of the mean
sampling error of the horizontal velocity Profile (error-
velocity in a vertical as an average or a weighted average of
type Ill);
a number of Point velocities results in an approximation of
the true mean velocity in the vertical considered. In this
is the percentage uncertainty of the mean
velocity
International Standard, errors of this nature are referred to
the random instrumental error;
due to
as “error-type 11” 1).
is the percentage uncertainty due to the random
fluc-
x ’.i
c) The error arising from the restricted number of verticals
tu ation in velocity error (error-type
1);
in which velocities are measured. The horizontal velocity
Profile between two verticals has to be determined by inter-
is the percentage uncertainty due to the random
Xi-
polation which introduces an error.
vi sampling error of the mean velocity in the vertical
(error-type 11);
The vakres of depth di and the mean velocity 5 in the
vertical are used to determine the discharge per unit width
is the percentage
uncertainty due to the random
and the discharge through the section i. Summation of the
instrumental error determining
the depth of section;
discharges through each section according to equation (2)
results in an approximation of the true total discharge.
is the perce
ntage uncertainty du e to the random
x ’bi
Errors of this nature are referred to as “error-type Ill” 1).
instrumental error determining
the width of section;
3.4.4 Symbols
is the width of section i;
The Symbols used are given in the table below.
is the depth of section i;
4
Percentage uncertaintyl)
Vi is the mean velocity in section i;
Quantity
random systematic*)
is the total discharge.
x ”b
Width
x ’bi
Depth x ”,
x ’di
The total systematic uncertainty is as follows:
Mean velocity X ”v
X ’,
1
I’ 2 + X"d + x"v2
X ”Q = + x b
. . . (4)
1) All the uncertainties used in this International Standard are in
terms of percentages expressed at the 95 % confidence limits. In this
International Standard, X with a subscript refers to percentage un-
The total uncertainty in the discharge is given by
certainty, X’ refers to percentage random uncertainty and X” refers to
percentage systematic uncertainty.
112
2) The major Source of the systematic uncertainty in the velocity will
= + xp + x'e'
. * .
(5)
xQ
arise from errors in the calibration of the current-meters. ( )
3.5 Description of the uncertainty
If it is assumed that the discharge in the respective sections are
For the determination of the influence on the total uncertainty,
almost equal, then equation (3) simplifies with certain
the individual components are sufficiently described by their
approximations (see ISO/TR 7178 and ISO 748) to:
relative mean and relative Standard deviations.
x;= + ~;+;(x;2+xy+X;2+
3.6 Total uncertainty in discharge
lt tan be shown (see ISO/TR 7178) that the total percentage
random uncertainty in discharge, X ’Q, may be found from the
. . .
(6)
following
-
m
’ 2+x2+ ’
XQ= + XSd (bidivi,‘/Q
sh
Xe is the total random uncertainty in discharge at 95 %
i= 1
zi
1
confidence level;
1/2
x ’r.2 + XF2 + Xi-2 + Xi2 + Xi2 is the percentage random ncertainty due to the
. . . (3)
xm
1 V. i
i i
1
restricted number of verticals used
1) Error-types 1, II and Ill used in this International Standard have no connection with the statistical type I and type II errors.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 1088-1985 (El
random uncertainty in the width In each vertical this procedure should be carried out at 0,2 -
is the percentage
x ’b
measurement; - 0,8 and, where possible, 0,9 times the depth measured
Cf5
from the surface. Where possible the data should be obtained
during the same 2 000 s period.
is ,the perce ntage random uncertainty in the depth
x ’d
measurement;
The measurements should be repeated for different discharges.
Xe is the percentage ra ndom uncertainty due to the
The data thus obtained should be indicated in the report form
restricted time of exposure used;
given in annex A. In the case of a continuous recorder, the
values at intervals of 10 s should be given, indicating the
X‘ is the percentage random uncertainty d ue to the
method of determination.
vertical;
reltricted number of velocity Points taken in the
X ’, is the percentage random uncertainty in the current
5 Data on the average velocity ’)
meter rating of velocity.
The average velocity in a vertical may be obtained in various
NOTE - From equation (3) or (61, it tan be seen that in Order to reduce
ways. The velocity distribution method is, however, taken as a
the total random uncertainty the number of verticals would need to be
basis for comparison with the results of other methods gener-
increased or an improvement made in the measurement of the in-
dividual components, or both. ally used or special methods adopted owing to special circum-
stances.
The following procedure is required.
3.7 Evaluation of the error in the individual
components
5.1 Location of the vertical
The evaluation of the uncertainty in the individual components
The vertical Chosen for this measurement shall normally be
of the total uncertainty tan be obtained by a statistical analysis
determined from the known velocity distributions in the gaug-
of a large number of observations for a particular component
ing Cross-section, so as to give velocities which are represen-
under operating conditions. Incorporating this procedure into
tative of the whole Cross-section.
the normal routine measurement is not feasible, therefore cen-
tralized processing of collected data according to standardized
When the velocity distributions in the gauging Cross-section are
Programmes, as indicated in this International Standard, is
not known, the vertical taken for this measurement shall be
recommended with a view to providing a general Standard on
that at maximum depth in the Cross-section and at places
the uncertainties of the components within the practical range
where the depths are 0,6 and 0,3 times the maximum depth
of measurements.
respectively, at the side of the greater Segment and not too
close to the bank.
4 Data on the local Point velocity ’)
5.2 Distribution of measuring Points
measurement the follow-
To judge the value of a Single velocity
The velocity should be measured at the following Points in the
ing procedure is required.
vertical :
At each Point of measurement on a vertical, an uninterrupted immediately below the surface;
1)
Observation of the velocity over a period of 2 000 s, or for a
2) at 0,2 times the depth;
period during which the discharge does not Change by more
than 5 % of the initial value, whichever is the less, shall be
3) at 0,3 times the depth;
made with a current-meter. Every 10 s a reading of the instru-
ment should be taken, thus giving 200 readings altogether.
at 0,4 times the depth;
4)
When pulses are emitted by the current-meter, the number of
pulses should be recorded every 10 s; or, when the time is
5) at 0,5 times the depth;
measured at a fixed number of pulses, this time interval should
average 10 s. When a continuous record is produced, the com-
6) at 0,6 times the depth;
plete record should be given and the response characteristics of
the electronie instrument stated.
at 0,7 times the depth;
7)
The verticals to be taken for this measurement should be the
at 0,8 times the depth;
8)
vertical situated at the deepest Point and the verticals situated
at places where the depths are 0,6 and 0,3 times the maximum at 0,9 times the depth;
9)
depth, both located on the side of the greater Segment of the
near the bed.
width from the deepest Point. IO)
1) Reference may also be made to ISO 748 and ISO/TR 7178.
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 1088-1985 (El
6.2 Velocity-distribution method
In channels containing weed growth great care shall be taken
to ensure that measurements made in the vicinity of the bed are
In this method, the normal procedure for discharge measure-
not affected by weed fouling the current-meter.
ment may be used provided the velocity-distribution method or
integration method is used for the determination of the average
5.3 Period of measurement of local Point velocity in the vertical.
velocities
Readings shall be taken every 60 s, from a reference current-
meter at a fixed Point, preferably at 0,6 times the depth in the
The period of measurement of local Point velocity at any Point
vertical at maximum depth.
should be 60 s, or the nunaber of pulses should be that
observed in 60 s at 0,6 times the depth.
In addition to the data on the depth obtained by the normal
discharge measurement, a continuous Profile of the cross-
54 . Number of measurements section at the measuring site shall be provided, as indicated
in 6.1.
The measurements in each of the verticals should be made at
least five times, preferably consecutively. Measurements
6.3 Presentation of data
affected by navigation should be indicated.
For the compilation of data, the form shown in annex C should
be used. Correction factors in the table on velocity at the
These sets of observations should be made for various
reference Point tan best be based on the average value of
discharges.
velocity at the reference Point. In this table, the factors are set
as a function of time. To obtain the corrected velocity in the
5.5 Presentation of data
table “Mean velocity at verticals ”, the velocity column shall be
multiplied by this correction factor.
The mean velocity should be determined with the use of a
planimeter from an adequately large graphical plot (preferably
A graphical representation of the Cross-section shall be drawn
not less than 300 cm2). The type and accuracy of the
to an adequate scale; the width of the river on the drawing shall
planimeter should be given, together with the scale of the
be not less than 0,5 m. The representation shall indicate the
discharge. The accuracy of the graph Paper should be checked.
numerical values of depth at the measuring Points when a rod
has been used, and shall show the location of the verticals and
The velocity profiles should be drawn to a scale in such a way
of the reference current-meter.
that the maximum velocity and the depth are represented by
A graphical representation of the measured velocity profiles
0,lO m and 0,20 m respectively.
should also be given. This should indicate the numerical values
of the velocities at the measuring Points.
Compilation of data should be made in the form shown in
annex B.
6.4 General data
To facilitate the interpretation of deviations from the normal
6 Data on the velocity-area method ’)
Pattern of the various errors, relevant information on the
geometry and morphology of the river concerned is required,
There are two possible ways of determining the accuracy of the
for example a map of scale 1 /IO 000 of the river approximately
velocity-area method, one requiring special measurements, the
50 times the width of the river upstream and downstream of the
other mainly using routine measurements.
measuring site.
Wherever possible, data for both should be produced.
7 Integration method
6.1 Measurement at 0,6 times the depth
To determine the Standard error in the mean velocity in the ver-
ticals obtained by the integration method, a sufficient number
In this method, the continuous Profile of the Cross-section at
of measurements (for example, 50) should be carried out at
the measuring site is required. This tan be obtained by echo-
steady Stage in three verticals and the results should be
sounder measurements or by measuring the depth with a rod at
tabulated.
intervals in wide rivers of not more than l/50 of the total width.
The verticals to be taken for this measurement should be the
The horizontal velocity distribution shall be observed by taking
vertical situated at the maximum depth and the verticals
velocity readings at 0,6 times the depth at intervals in wide
situated at places where the depths are 0,6 and 0,3 times the
rivers of 1/50 of the total width. The readings of the current-
maximum depth, both located on the side of the greater seg-
meter shall be made over a period of 120 s.
ment of the width from the deepest Point.
The measurements should be repeated for different discharges.
In addition, readings shall be taken from a reference current-
Data of a general Character tan be compiled in a report form
meter at a fixed Point, preferably at 0,6 times the depth in the
,
similar to that given in annex A.
vertical at maximum depth. lt shall be read every 60 s.
1) Reference may also be made to ISO 748.
5
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ISO 10884985 (El
Sounding lines (including
10.5 suspended current-meters)
8 Calibration curves
yield errors due to
In connection with the study of the instrument error, calibration
a) Penetration ints the bed;
curves together with all calibration Points should be given,
especially data of successive calibrations of a representative
b) deviations from the ideal conditions for which the cor-
current-meter with dates and years of calibration and the inten-
rection for downstream drift has been calcu
lated;
sity of use.
Cl shape and Suspension Point of the lead.
9 Distance measurements
10.6 Echo-sounders yield errors due to
No generally applicable method of determining the accuracy of
a) beam width of the transmitted pulse at the bottom;
distance measurements tan be given at present. Detailed
description of the method of distance measurement should be
b) Penetration of the pulse into the bed, which is a func-
given, together with the distances involved, and other relevant
tion of the frequency of the pulse and of bed consistency.
factors should be given for theoretical examination.
Electronie distance measuring devices give an almost absol-
11 Data processing
utely accurate Standard of comparison for distance measure-
ments. Where these instruments are available, independent
11.1 General
research Programmes, concerning the uncertainty of different
methods of distance measurement, may be carried out and the
The method of data processing for the determination of the
results stated.
total random error in the discharge measurement by velocity-
area methods is given. Although the availability of Computers is
The conditions under which the study is carried out should be
assumed, it is possible to perform the computation process
similar to normal operating conditions in the field.
with less advanced means. Some of these alternatives are
indicated.
10 Depth measurements
When processing the data, steady-flow conditions are
assumed, which means that the true mean value of each of
The accuracy of depth measurement is dependent on the chan-
the various quantities remains constant with time. Non-steady
nel conditions and the method of measurement. In the case of
trends shall be removed from the data before processing
lined channels the bed conditions are not likely to influence the
(see 11.2.2).
accuracy of the measurement.
In natura1 channels, for example rivers, the configuration of the 11.2 Error-type I
bed varies in longitudinal as well as transverse directions.
Finite measuring time and distribution of results
11.2.1
In relation to the measuring procedure, it is important to know
whether the measurement is carried out from a rigid Position or
fluctuation error due to a finite
The Standard deviation of the
from an anchored launch. In the latter case the influence of the
measuring time is calcu lated.
irregularity of the bed may result in a greater contribution to the
total error of the depth measurement.
lt is assumed that the means found from the actual measure-
ments are equal to the hypothetical means over infinite measur-
Owing to the complex nature of the depth measurements,
ing time and that the distribution of the results is of normal
general directives cannot be given. In carrying out a study, the
(Gaussian) nature.
following considerations may give guidance.
11.2.2 Correction for non-steady conditions
10.1 In a river with a shifting bed, consecutive measurements
at one Point should be avoided. The mean velocity is calculated from
10.2 lt is advisable to study the bed configuration in the
1 *
=-
v . . . (7)
‘i
vicinity of the actual measuring Point by determining
c
n
longitudinal and transverse sections.
where
10.3 For all instruments the accuracy of the reading in
relation to the scale intervals should be determined. v is the mean velocity during the time interval of
measurements;
10.4 Sounding rods yield errors due to
Vi is the observed instantaneous velocity;
a) Penetration into the bed;
is the number of observations.
n
b) deviation from the vertical Position;
When the velocity Vi is plotted against time t, it tan be seen
from the graph whether the magnitude of Vi Shows a certain
c) built-up head due to velocity.
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 10884985 (EI
11.2.4 Autotorrelation function
trend which indicates that the conditions during the measure-
ments wer-e not steady. If so, the observed velocities shall be
The autocorrelation function tan be determined from the
corrected using
equation
Vi = a (ti - 7) + b . . . (8)
n-k
(Vi-v>(Vi+k-V)
where ti is the time when the velocity is Vi and in which the
c
constants a and b arc determined from the following equations :
G(k) = % i= ’
. . .
(14)
n n
(Vi - V)2
1 *
c
=-
Vi = V . . .
b (9)
c
n
i= 1
where
and
,@(LA is the autocorrelation function;
n
n
--
k is the time displacement of function;
Vi(ti -7) Viti - nt V
c
c
i= 1 1 =
=
= n
a .-= (IO)
n 2
n n
( Vi - V) 2 is already known from previous calculations
c
- Fl2 t.2 - lln
(t
1 c 4
i
c c
i=l
i= 1
i= 1 ( i= 1 1
[see equation (12)l.
The observed instantaneous velocity Vi is thus corrected :
The autocorrelation function is used for the calculation of the
Standard deviation, as described in 11.2.6.
= Vi - (Vi - V, . . .
V (11)
COrri
11.2.5 Effect of measuring time on Standard
where Vcorr. is the corrected velocity assuming a linear trend in
deviation (1)
the observed velocities (in the following equations Vi denotes
V corri if correction has been applied).
If no Computer is available, the influence of the measuring time
for the interval kt,, in which t, is the initial measuring time and
k is an integer, the Standard deviation tan be determined. For
11.2.3 Standard deviation 1) of velocity fluctuations
that purpose the mean velocity over an interval kt, is calculated
from :
The Standard deviation of the velocity fluctuations is calculated
by using
Vi + Vi + 1 + l m n . . + Vi + k _ 1
‘2i+ k- 1
=
. . .
(15)
2 k
*
( Vi - V, 2
c
v2i+
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEW’lYHAPOflHAfl OPTAHM3AUMfi f-l0 CTAH~APTM3ALWlM~ORGANISATiON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes d’exploration du champ des
vitesses - Recueil et traitement des données pour la
détermination des erreurs de mesurage
Collection and processing of data for determina tion of
Liquid flow measurement in open channels - Velocity-area methods -
errors in measuremen t
Deuxième édition - 1985-01-15
Réf. no : ISO 10884985 (F)
CDU 532.57 : 532.543: 627.133
û
-
Descripteurs : écoulement de liquide, mesurage de débit, mesurage de vitesse, calcul d’erreur,
Prix basé sur 21 pages
---------------------- 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
créé à cet effet. 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. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 1088 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
La Norme internationale ISO 1088 a été pour la première fois publiée en 1973. Cette
deuxième édition annule et remplace la première édition dont elle constitue une révi-
sion technique.
0 Organisation internationale de normalisation, 1985 l
Imprimé en Suisse
ii
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Sommaire
........................................ 1
1 Objet et domaine d’application
1
2 Références .
1
3 Généralités .
1
3.1 Principe .
............................................ 1
3.2 Apparition d’erreurs
............................................... 1
3.3 Sources d’erreur
............. 2
3.4 Détermination des composantes individuelles de l’erreur.
..................................... 3
3.5 Description de l’erreur limite.
....................................
3
3.6 Erreur limite totale sur le débit
.............. 4
Évaluation de l’erreur sur les composantes individuelles
3.7
.....................................
4
4 Données sur la vitesse en un point
....................................... 4
5 Données sur la vitesse moyenne
......................................
4
5.1 Emplacement de la verticale
............................... 4
5.2 Répartition des points de mesurage
...................... 5
5.3 Durée des mesurages des vitesses en un point
..........................................
5
5.4 Nombre de mesurages
.......................................
5
5.5 Présentation des données.
.............. 5
6 Données sur la méthode d’exploration du champ des vitesses
................................. 5
6.1 Mesurage à 0,6 fois la profondeur
..............................
5
Méthode de distribution des vitesses
6.2
.......................................
5
6.3 Présentation des données.
................................. 5
6.4 Informations de caractère général
...............................................
5
7 Méthode d’intégration
...............................................
6
8 Courbes d’étalonnage
6
9 Mesuragesdedistances .
............................................
6
10 Mesurages de profondeur
.............................................
6
11 Traitement des données.
6
11.1 Généralités .
.................................................. 6
11.2 Erreur-type I
.................................................. 8
11.3 Erreur-type II
.................................................
9
11.4 Erreur-type Ill
..................................................
10
12 Liste des symboles
Annexes
................... 13
A Mesurages de la vitesse en un point - Formulaire.
....................... 16
B Mesurages de vitesse moyenne - Formulaire
.......... 19
C Méthode d’exploration du champ des vitesses - Formulaire.
. . .
III
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Page blanche
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NORME INTERNATIONALE
ISO 10884985 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes d’exploration du champ des
Recueil et traitement des données pour la
vitesses -
détermination des erreurs de mesurage
3 Généralités
1 Objet et domaine d’application
La présente Norme internationale fournit une base commune
3.1 Principe
pour le recueil et le traitement des données pour la détermina-
tion des composantes individuelles de l’erreur totale dans le La méthode d’exploration du champ des vitesses est fondée sur
mesurage de débit des liquides dans les canaux découverts par
le principe d’une détermination à partir de mesurages de la dis-
les méthodes d’exploration du champ des vitesses. tribution de la vitesse de l’écoulement dans la section et dans
l’aire de la section, et de l’utilisation de ces observations pour le
Pour la détermination du débit dans les canaux découverts par
calcul du débit.
la méthode d’exploration du champ des vitesses, il est néces-
Les mesurages de la vitesse de l’écoulement sont effectués sur
saire de mesurer les composantes du débit. L’erreur limite
un certain nombre de verticales. Sur chaque verticale la vitesse
totale sur le débit est une combinaison des erreurs limites dans
moyenne est déterminée à partir de mesurages effectues en un
La présente Norme internationale fournit
ces composantes.
certain nombre de points choisis. Le débit par unité de largeur
une base commune pour le recueil et le traitement des données
peut s’obtenir en multipliant la vitesse moyenne par la profon-
nécessaires pour calculer .les erreurs limites des composantes
deur sur la verticale considérée.
en vue de la détermination de l’erreur limite totale sur le débit.
Elle peut servir pour effectuer une étude des erreurs limites des
Chaque verticale est censée être représentative d’un segment
composantes à partir de données obtenues d’un échantillon
de l’aire de la section. Le choix du nombre et de l’emplacement
important prélevé des rivières dans un bassin ou d’un pays, ou
des verticales détermine la largeur de ces segments. Si l’on sup-
pour effectuer des études au niveau international.
pose que le débit est demeuré constant pendant les mesurages,
la somme des débits dans les divers segments donne le débit
total au travers de la section.
2 Références
3.2 Apparition d’erreurs
ISO 748, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Methodes d’exploration du champ des vitesses.
Lorsqu’on mesure la largeur, la profondeur et la vitesse, des
erreurs se produisent. L’application de certaines méthodes de
ISO 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou- calcul introduit également des erreurs qui dépendent des hypo-
verts - Vocabulaire et symboles. thèses adoptées.
Une distinction doit être faite entre les erreurs aléatoires et les
ISO 4363, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
erreurs systématiques, provenant des appareils employés, des
verts - Méthodes de mesurage des sédiments en suspension.
procédures de mesurage et du traitement des données. Les
erreurs aléatoires dépendent aussi de la nature de la turbulence
ISO 4364, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
de l’écoulement. L’importance des erreurs aléatoires peut être
verts - Échantillonnage des matériaux du lit.
réduite dans un sens favorable par un choix judicieux des appa-
reils et des méthodes.
ISO 5168, Mesure de débit des fluides - Calcul de l’erreur
limite sur une mesure de débit. Les erreurs systématiques peuvent être constantes ou variables
et elles ne peuvent pas être éliminées par une répétition des
ISO/TR 7178, Mesure de débit des liquides dans les canaux mesurages ou par l’accroissement de la durée du mesurage. II y
a de plus des fautes qui sont dues à une lecture erronée de
découverts - Methode d’exploration du champ des vitesses -
l’appareil ou à un fonctionement défectueux de l’instrument.
Recherche de l’erreur globale.
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ISO 1088-1985 (FI
3.3 Sources d’erreur (voir figure 11 3.4 Détermination des composantes individuelles
de l’erreur
Théoriquement le débit est défini par la formule:
3.4.1 Erreurs sur la largeur
A V(x, y) dxdy . . .
4= Le mesurage de la largeur entre verticales est normalement
SS
effectué en mesurant les distances à partir d’un point de réfé-
où rence sur la berge. Lorsqu’on utilise une sonde ou un câble de
mesurage ou que l’on observe le mouvement d’un câble relié à
un chariot, l’erreur dépend de la distance mais elle est habituel-
q est le débit vrai non observable;
lement négligeable. Lorsqu’on utilise des appareils optiques, les
erreurs dépendent aussi de la distance, mais elles peuvent être
A est l’aire de la section;
plus importantes.
v (x, y) est le champ des vitesses en largeur x et en profon-
Lorsqu’on mesure la distance avec des appareils électroniques,
deur y.
il y a une erreur constante et une erreur qui dépend de la dis-
tance mesurée.
Dans la pratique l’intégrale est obtenue par approximation par
Les erreurs sont principalement des erreurs provenant des
la somme
appareils.
m
3.4.2 Erreurs sur la profondeur
. . .
Q = C bidi5 (2)
i= 1
Dans I’ISO 748, au chapitre 10, on indique plusieurs sources
d’erreur dans le mesurage de la profondeur.
où
Certaines erreurs dépendront du type et de l’emploi des appa-
reils utilisés. De telles erreurs ne sont pas considérées dans la
Q est le débit calculé;
présente Norme internationale.
bi est la largeur du ie élément de section;
Des erreurs proviennent de l’interpolation de la profondeur
entre les verticales sur lesquelles les profondeurs sont mesu-
di est la profondeur du ie élément de section;
rées. Celles-ci sont indiquées en 3.4.3 c) en tant qukerreur-
type Ill )).
-
est la vitesse moyenne sur la ie verticale;
‘i
3.4.3 Erreurs dans la détermination de la vitesse
m est le nombre de sections. moyenne
Ces erreurs ont trois composantes :
L’erreur sur Q est due
a) L’erreur due au temps restreint de mesurage de la
a) aux erreurs de mesurage des quantités b, di et des
vitesse en un point sur chaque verticale. En raison de la tur-
mesurages individuels de la vitesse de l’écoulement, néces-
bulence, la vitesse varie sans cesse dans la section. La
-
saires pour la détermination de Vi, et
vitesse moyenne en un point quelconque, déterminée à par-
tir d’un mesurage effectué pendant un certain intervalle de
temps, est une approximation de la vitesse réelle moyenne
b) à l’approximation de l’intégrale (1) par la somme (2).
X
Figure 1 - Schéma de définition
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ISO 1088-1985 (FI
en ce point particulier. Dans la présente Norme internatio-
où
nale, les erreurs de cette nature sont désignées comme
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
étant de l’espèce G erreur-type I H 1).
toire d’échantillonnage sur le profil de la profondeur
b) L’erreur provenant de l’emploi d’un nombre limité de
(erreur-type Ill);
points d’échantillonnage sur une verticale. Le calcul de la
vitesse moyenne sur une verticale en tant que la moyenne est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
toire d’échantillonnage sur le profil de la vitesse hori-
ou une moyenne pondérée de plusieurs vitesses en un point
zontale (erreur-type Ill);
aboutit à une approximation de la vitesse réelle moyenne sur
la verticale considérée. Dans la présente Norme internatio-
est le pourcentage d’erreur limite sur la vitesse
X’r.
nale, les erreurs de cette nature sont désignées comme
1
moyenne dû à l’erreur aléatoire provenant de I’appa-
étant de l’espèce (( erreur-type II H 1).
reillage;
c) L’erreur provenant du nombre restreint de verticales sur
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
lesquelles les vitesses sont mesurées. Le profil de la vitesse x’Fi
toire de variation de vitesse (erreur-type II;
horizontale entre deux verticales doit être déterminé par
interpolation, ce qui introduit une erreur.
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
toire d’échantillonnage sur la vitesse moyenne sur la
Les valeurs de la profondeur di et de la vitesse moyenne 5
verticale (erreur-type II);
sur la verticale, sont utilisées pour déterminer le débit par
unité de largeur ainsi que le débit au travers de la section i.
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
La somme des débits au travers de chaque section effectuée
toire provenant de l’appareillage dans la détermina-
selon l’équation (2) conduit à une approximation du débit
tion de la profondeur de la section;
total réel. Les erreurs de cette nature sont désignées comme
étant de l’espèce H erreur-type Ill )) 1).
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
Xbi
toire provenant de l’appareillage dans la détermina-
3.4.4 Symboles tion de la largeur de la section;
Les symboles utilisés sont donnés dans le tableau ci-dessous. est la largeur de la section i;
est la profondeur de la section i;
Erreur limite en pourcentagel)
Grandeur
aléatoire systématique*)
est la vitesse moyenne de la section i;
Largeur x”,
x’bi
est le débit total.
Profondeur x”,
x’di
L’erreur limite systématique totale est la suivante:
Vitesse moyenne x”,
x’,
1
1/2
1) Toutes les erreurs limites utilisées dans la présente Norme interna-
Ir 2 + X"d2 + yv2
X”Q = + x b
. . .
tionale sont données en pourcentages exprimés dans des limites de con-
>
fiance de 95 %. Dans la présente Norme internationale Xavec un indice
se rapporte à l’erreur limite en pourcentage, X’ à l’erreur limite aléatoire
L’erreur limite totale sur le débit est donnée par
en pourcentage et X” à l’erreur limite systématique en pourcentage.
2) La cause principale d’erreur limite systématique sur la vitesse pro-
1/2
viendra des erreurs d’étalonnage des moulinets. = & x’ 2 + x” 2
. . .
xQ Q Q
( >
3.5 Description de l’erreur limite
Si l’on suppose que les débits dans les sections respectives
Dans la détermination de l’influence sur l’erreur limite totale, les
sont à peu près égaux, alors l’équation (3) se simplifie avec cer-
composantes individuelles sont décrites de manière suffisante
taines approximations (voir ISO/TR 7178 et ISO 748) à :
par leur moyenne relative et leurs écarts-types relatifs.
3.6 Erreur limite totale sur le débit
XQ= + ~~+;(x;2+x;.+xy+
On peut montrer (voir ISO/TR 7178) que le pourcentage
1/2
d’erreur limite totale sur le débit, &, peut être calculé au
+X;+x’2
. . .
(6)
moyen de l’équation suivante :
C
1
où
(bi diF)‘/Q
est l’erreur limite aléatoire totale sur le débit à un
x’Q
niveau de confiance de 95 %;
1/2
y,2 + xF.2 + xim2 + Xi2 + x’b2
. . m (3) est l’erreur limite aléatoire en pourcentage due au
xm
1 V.
i i i
1
nombre restreint de verticales utilisées;
l
1
1) Les erreurs-types I, II et II utilisées dans la présente Norme internationale n’ont aucun rapport avec les erreurs statistiques des types I et II.
3
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Iso 10884985 (FI
est l’erreur limite aléatoire en pourcentage sur le mesu- Sur chaque verticale ce mode opératoire doit être effectué à
Xi
rage de la largeur; 0,2 - 0,6 - 0,8 et, si possible, 0,9 fois la profondeur mesurée
à partir de la surface. Si possible, ces données doivent être
est l’erreur limite aléatoire en pourcentage sur le mesu- obtenues pendant la même période de 2 000 s.
Xi
rage de la profondeur;
Les mesurages doivent être renouvelés pour divers débits.
X’, est l’erreur limite aléatoire en pourcentage due au
Les données ainsi obtenues doivent être indiquées sur le formu-
temps restreint d’exposition utilisé;
laire donné en annexe A. Dans le cas d’un enregistrement con-
est l’erreur limite aléatoire en pourcentage due au tinu, les valeurs doivent être données à intervalles de 10 s et le
X’
mode de détermination doit être indiqué.
no%bre restreint de points de vitesse prélevés sur une verti-
cale;
XC est l’erreur limite aléatoire en pourcentage sur le cali-
5 Données sur la vitesse moyenne’)
brage de la vitesse avec un moulinet.
La vitesse moyenne en une verticale peut être obtenue de diver-
NOTE - On peut constater à partir de l’équation (3) ou (6) que, pour
ses manières. La méthode par distribution des vitesses a, toute-
réduire l’erreur limite aléatoire totale, il faut soit augmenter le nombre
fois, été prise comme base de comparaison des résultats obte-
de verticales, soit apporter une amélioration dans le mesurage des
nus par d’autres méthodes généralement utilisées ou par des
composantes individuelles, soit réaliser les deux.
méthodes particulières adoptées en raison de circonstances
spéciales.
3.7 Évaluation de l’erreur sur les composantes
La procédure suivante doit être suivie.
individuelles
L,‘évaluation de l’erreur limite sur les composantes individuelles
5.1 Emplacement de la verticale
de l’erreur limite totale peut être obtenue par analyse statistique
d’un grand nombre d’observations sur une composante parti-
La verticale choisie pour ce mesurage doit normalement être
culière dans les conditions réelles de mesurage. L’introduction
déterminée à partir des distributions connues des vitesses dans
de cette procédure dans la méthode de mesurage courante la section de mesurage, de manière que l’on ait des vitesses
n’est pas possible, et c’est pourquoi le traitement centralisé des
représentatives de toute la section.
données recueillies conformément aux programmes normalisés
indiqués dans la présente Norme internationale, est recom- Lorsque les distributions des vitesses dans la section de mesu-
mandé en vue de fournir une norme générale sur les erreurs
rage ne sont pas connues, la verticale adoptée pour ce mesu-
limites des composantes dans les limites d’une gamme pratique
rage doit être celle qui est située à la plus grande profondeur
de mesurages. dans la section et en des emplacements où la profondeur est
égale respectivement à 0,6 et 0,3 fois la profondeur maximale,
du côté le plus large et pas trop près des berges.
4 Données sur la vitesse en un point’)
5.2 Répartition des points de mesurage
Pour juger de la valeur d’une mesure unique de vitesse, opérer
Les vitesses doivent être mesurées aux points suivants sur la
comme suit.
verticale :
En chaque point de mesurage sur une verticale, faire au moyen
1) immédiatement au-dessous de la surface;
d’un moulinet une observation continue de la vitesse pendant
2 000 s, ou pendant une période au cours de laquelle le débit ne
2) à 0,2 fois la profondeur;
change pas de plus de 5 % de la valeur initiale, selon celle qui
est la plus courte. Lire l’indication donnée par l’appareil toutes
3) à 0,3 fois la profondeur;
les 10 s, de manière à disposer de 200 lectures. Si le moulinet
émet des impulsions périodiques, leur nombre doit être relevé
4) à 0,4 fois la profondeur;
toutes les 10 s; si l’intervalle de temps est mesuré pour un nom-
bre déterminé d’impulsions, cet intervalle doit être de 10 s en
5) à 0,5 fois la profondeur;
moyenne. Si l’enregistrement est continu, il faut fournir I’enre-
indiquant les caractéristiques de
gistrement complet en
6) à 0,6 fois la profondeur;
réponse de l’instrument électronique.
7) à 0,7 fois la profondeur;
Les verticales à prendre en compte pour ce mesurage doivent
être la verticale située au point de plus grande profondeur et les
8) à 0,8 fois la profondeur;
verticales situées aux emplacements où les profondeurs sont
9) à 0,9 fois la profondeur;
0,6 et 0,3 fois la plus grande profondeur, ces deux verticales
étant toutes deux du côté le plus large par rapport à la verticale
10) près du lit.
de plus grande profondeur.
1) On peut également faire référence à I’ISO 748 et à I’ISO/TR 7178.
4
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tso 1088-1985 (FI
6.2 Méthode de distribution des vitesses
Dans les canaux envahis par les herbes, on doit prendre grand
.
soin de s’assurer que les mesurages effectués au voisinage du
Dans cette méthode, le procédé normal de mesurage du débit
lit ne soient faussés par les herbes qui se seraient introduites
peut être utilisé à condition que la méthode de distribution des
dans le moulinet.
vitesses ou la méthode d’intégration soit utilisée pour obtenir la
vitesse moyenne sur la verticale.
5.3 Durée du mesurage des vitesses en un point
Les lectures doivent être faites toutes les 60 s sur un moulinet
La durée du mesurage de la vitesse en chaque point doit être de
de référence fixé en un point, de préférence à 0,6 fois la profon-
60 s ou bien le nombre d’impulsions en chaque point doit être
deur sur la verticale de la plus grande profondeur.
celui observé en 60 s à 0,6 fois la profondeur.
En plus des données sur la profondeur, obtenues par le mesu-
rage normal du débit, un profil continu de la section à I’empla-
5.4 Nombre de mesurages
cernent de mesurage doit être fourni comme indiqué en 6.1.
Les mesurages sur la verticale doivent être répétés cinq fois, de
6.3 Présentation des données
préférence consécutivement. Les mesurages qui ont été pertur-
bés par la navigation doivent être indiqués.
Les données doivent être présentées sous la forme de tableau,
comme indiqué en annexe C. Dans le tableau donnant la vitesse
Ces séries d’observations doivent être effectuées pour divers
au point de référence, le facteur de correction est calculé, de pré-
débits.
férence, à partir de la valeur moyenne de la vitesse au point de
référence. Dans ce tableau, ce facteur de correction est men-
5.5 Présentation des données
tionné en fonction du temps. Pour obtenir la vitesse corrigée
La vitesse moyenne doit être déterminée à l’aide d’un planimètre
dans le tableau donnant la vitesse moyenne sur les verticales, la
à partir d’une représentation graphique d’assez grande dimen-
vitesse mesurée doit être multipliée par ce facteur de correction.
sion (d’au moins 300 cm2de préférence si possible). Le type et la
Une représentation graphique de la section doit être donnée à
précision du planimètre doivent être indiqués ainsi que l’échelle
une échelle suffisante; la largeur de la rivière doit être représen-
du débit. La précision du papier quadrillé doit être vérifiée.
tée par 0,5 m au moins. La représentation doit indiquer les
Les profils de vitesse doivent être tracés à une échelle telle que
valeurs numériques de la profondeur aux points de mesurage
la vitesse et la profondeur maximales soient représentées par
lorsqu’une perche de sondage a été utilisée, et doit montrer les
0,lO m et 0,20 m respectivement.
emplacements des verticales et du moulinet de référence.
Le relevé des données doit être fait sur un tableau conformé-
Une représentation graphique des profils de vitesse mesurée
ment aux indications de l’annexe B.
doit aussi être donnée. Elle doit indiquer les valeurs numériques
des vitesses aux points de mesurage.
6 Données sur la méthode d’exploration du
6.4 Informations de caractère général
champ des vitessesl)
En vue de faciliter l’interprétation des écarts par rapport au type
Pour évaluer la justesse de la méthode par intégration du
normal des diverses erreurs, les détails pertinents sur la géomé-
champ des vitesses, deux moyens sont possibles : l’un exige
trie et la morphologie de la rivière en question sont nécessaires,
des mesurages spéciaux, l’autre essentiellement des mesurages
par exemple, une carte de la rivière à l’échelle de 1 /lO 000,
courants.
approximativement 50 fois la largeur de la rivière en amont et
Lorsque cela est possible, des données relatives à ces deux
en aval de l’emplacement de mesurage.
méthodes doivent être fournies.
7 Méthode d’intégration
6.1 Mesurage à 0,6 fois la profondeur
Dans cette méthode, il faut connaître le tracé complet du profil En vue de déterminer l’erreur-type dans la vitesse moyenne sur
les verticales obtenues par la méthode d’intégration, un nom-
de la section à l’emplacement choisi. Ceci peut être obtenu au
bre suffisant de mesurages (par exemple cinquante) doit être
moyen d’un sondeur acoustique ou par mesurage de la profon-
deur au moyen de perches à des espacements dans les grandes effectué à niveau constant sur trois verticales et les résultats
rivières qui seront au plus de 1/50 de la largeur totale. doivent être reportés dans un tableau.
La distribution horizontale des vitesses doit être observée par Les verticales à prendre en compte pour ces mesurages com-
prennent la verticale de plus grande profondeur à I’emplace-
lecture des vitesses à 0,6 fois la profondeur à des espacements
ment choisi et les verticales où la profondeur est égale à 0,6 et
dans les grandes rivières de 1/50 de la largeur totale, avec un
0,3 fois la plus grande profondeur, ces deux dernières verticales
espacement minimal absolu de 0,5 m. Les lectures du moulinet
étant toutes deux du côté le plus large par rapport à la verticale
doivent être faites pendant 120 s.
de plus grande profondeur.
En outre, des lectures doivent être faites sur un moulinet de
référence, fixé en un point, de préférence à 0,6 fois la profon- Les mesurages doivent être répétés pour divers débits. Les
données de caractère général peuvent être réunies dans un for-
deur sur la verticale de la plus grande profondeur. II doit être lu
mulaire analogue à celui représenté en annexe A.
toutes les 60 s.
1)
On peut également faire référence à I’ISO 748.
5
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ISO 1088-1985 (FI
8 Courbes d’étalonnage 10.5 Les lignes de sonde (y compris les moulinets suspen-
dus) produisent des erreurs dues à
En relation avec l’étude de l’erreur due aux appareils, les courbes
d’étalonnage doivent être fournies avec tous les points d’étalon-
a) leur pénétration dans le lit:
nage; en particulier, les données des étalonnages successifs
b) l’écart par rapport aux conditions idéales pour lesquel-
d’un moulinet représentatif avec les dates et les années d’étalon-
les a été calculée la dérive aval;
nage ainsi que la fréquence d’emploi doivent être fournies.
c) la forme et le point de suspension du plomb.
9 Mesurages de distances
10.6 Les sondeurs acoustiques produisent des erreurs dues à
II ne peut être donné actuellement de méthode générale per-
mettant de déterminer la précision des mesurages de distances.
a) la largeur du faisceau d’ondes transmises au fond;
Pour qu’elle puisse être examinée théoriquement, on doit four-
b) la pénétration des ondes dans le lit, laquelle est fonction
nir une description détaillée de la méthode de mesurage de dis-
de la fréquence des ondes et de la consistance du lit.
tances ainsi que les distances mesurées et tout autre facteur à
prendre en considération.
Des dispositifs électroniques de mesurages de distances don- 11 Traitement des données
nent une base de comparaison presque absolument sûre pour
les mesurages de distances. Si l’on dispose de tels instruments,
11 .l Généralités
on peut adopter des programmes de recherche indépendants
pour l’erreur limite des diverses méthodes de mesurage de dis-
Ce chapitre donne la description de la méthode de traitement
tances et en fournir les résultats.
des données pour la détermination de l’erreur aléatoire totale
dans le mesurage du débit par les méthodes d’exploration du
Les conditions de cette étude doivent être semblables aux con-
champ des vitesses. Bien qu’il soit supposé que l’on dispose
ditions d’exécution normale des mesurages sur le terrain.
d’ordinateurs, il est possible de suivre le mode de calcul avec
des moyens moins modernes. Certaines de ces autres possibili-
tés sont indiquées.
10 Mesurages de profondeur
Lorsque l’on traite les données, on suppose que les conditions
La précision des mesurages de profondeur dépend du chenal et
du courant sont stables, ce qui signifie que la vraie valeur
de la méthode de mesurage. Dans le cas d’un chenal revêtu, la
moyenne de chacune des diverses quantités demeure cons-
nature du lit n’agit probablement pas sur la précision des mesu-
tante dans le temps. Les tendances instables doivent être élimi-
rages.
nées des données avant qu’elles ne soient traitées (voir 11.2.2).
Dans les chenaux naturels, c’est-à-dire les rivières, la configura-
tion du lit varie dans les directions longitudinale aussi bien que
11.2 Erreur-type I
transversale.
11.2.1 Temps de mesurage limité et distribution des
En ce qui concerne le procédé de mesurage, il est important de
résultats
savoir si le mesurage est fait depuis une position fixe ou depuis
une embarcation à l’ancre. Dans ce dernier cas, les irréguiarités
On calcule l’écart-type de l’erreur sur la variation due à un
du lit peuvent contribuer de facon plus importante à l’erreur
,
temps de mesurage limité.
totale de mesurage de profondeur.
II est supposé que les moyennes trouvées à partir des mesura-
En raison de la complexité des mesurages de profondeur, on ne
ges réels sont égales aux
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEW’lYHAPOflHAfl OPTAHM3AUMfi f-l0 CTAH~APTM3ALWlM~ORGANISATiON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes d’exploration du champ des
vitesses - Recueil et traitement des données pour la
détermination des erreurs de mesurage
Collection and processing of data for determina tion of
Liquid flow measurement in open channels - Velocity-area methods -
errors in measuremen t
Deuxième édition - 1985-01-15
Réf. no : ISO 10884985 (F)
CDU 532.57 : 532.543: 627.133
û
-
Descripteurs : écoulement de liquide, mesurage de débit, mesurage de vitesse, calcul d’erreur,
Prix basé sur 21 pages
---------------------- 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
créé à cet effet. 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. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 1088 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
La Norme internationale ISO 1088 a été pour la première fois publiée en 1973. Cette
deuxième édition annule et remplace la première édition dont elle constitue une révi-
sion technique.
0 Organisation internationale de normalisation, 1985 l
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Sommaire
........................................ 1
1 Objet et domaine d’application
1
2 Références .
1
3 Généralités .
1
3.1 Principe .
............................................ 1
3.2 Apparition d’erreurs
............................................... 1
3.3 Sources d’erreur
............. 2
3.4 Détermination des composantes individuelles de l’erreur.
..................................... 3
3.5 Description de l’erreur limite.
....................................
3
3.6 Erreur limite totale sur le débit
.............. 4
Évaluation de l’erreur sur les composantes individuelles
3.7
.....................................
4
4 Données sur la vitesse en un point
....................................... 4
5 Données sur la vitesse moyenne
......................................
4
5.1 Emplacement de la verticale
............................... 4
5.2 Répartition des points de mesurage
...................... 5
5.3 Durée des mesurages des vitesses en un point
..........................................
5
5.4 Nombre de mesurages
.......................................
5
5.5 Présentation des données.
.............. 5
6 Données sur la méthode d’exploration du champ des vitesses
................................. 5
6.1 Mesurage à 0,6 fois la profondeur
..............................
5
Méthode de distribution des vitesses
6.2
.......................................
5
6.3 Présentation des données.
................................. 5
6.4 Informations de caractère général
...............................................
5
7 Méthode d’intégration
...............................................
6
8 Courbes d’étalonnage
6
9 Mesuragesdedistances .
............................................
6
10 Mesurages de profondeur
.............................................
6
11 Traitement des données.
6
11.1 Généralités .
.................................................. 6
11.2 Erreur-type I
.................................................. 8
11.3 Erreur-type II
.................................................
9
11.4 Erreur-type Ill
..................................................
10
12 Liste des symboles
Annexes
................... 13
A Mesurages de la vitesse en un point - Formulaire.
....................... 16
B Mesurages de vitesse moyenne - Formulaire
.......... 19
C Méthode d’exploration du champ des vitesses - Formulaire.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE
ISO 10884985 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes d’exploration du champ des
Recueil et traitement des données pour la
vitesses -
détermination des erreurs de mesurage
3 Généralités
1 Objet et domaine d’application
La présente Norme internationale fournit une base commune
3.1 Principe
pour le recueil et le traitement des données pour la détermina-
tion des composantes individuelles de l’erreur totale dans le La méthode d’exploration du champ des vitesses est fondée sur
mesurage de débit des liquides dans les canaux découverts par
le principe d’une détermination à partir de mesurages de la dis-
les méthodes d’exploration du champ des vitesses. tribution de la vitesse de l’écoulement dans la section et dans
l’aire de la section, et de l’utilisation de ces observations pour le
Pour la détermination du débit dans les canaux découverts par
calcul du débit.
la méthode d’exploration du champ des vitesses, il est néces-
Les mesurages de la vitesse de l’écoulement sont effectués sur
saire de mesurer les composantes du débit. L’erreur limite
un certain nombre de verticales. Sur chaque verticale la vitesse
totale sur le débit est une combinaison des erreurs limites dans
moyenne est déterminée à partir de mesurages effectues en un
La présente Norme internationale fournit
ces composantes.
certain nombre de points choisis. Le débit par unité de largeur
une base commune pour le recueil et le traitement des données
peut s’obtenir en multipliant la vitesse moyenne par la profon-
nécessaires pour calculer .les erreurs limites des composantes
deur sur la verticale considérée.
en vue de la détermination de l’erreur limite totale sur le débit.
Elle peut servir pour effectuer une étude des erreurs limites des
Chaque verticale est censée être représentative d’un segment
composantes à partir de données obtenues d’un échantillon
de l’aire de la section. Le choix du nombre et de l’emplacement
important prélevé des rivières dans un bassin ou d’un pays, ou
des verticales détermine la largeur de ces segments. Si l’on sup-
pour effectuer des études au niveau international.
pose que le débit est demeuré constant pendant les mesurages,
la somme des débits dans les divers segments donne le débit
total au travers de la section.
2 Références
3.2 Apparition d’erreurs
ISO 748, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Methodes d’exploration du champ des vitesses.
Lorsqu’on mesure la largeur, la profondeur et la vitesse, des
erreurs se produisent. L’application de certaines méthodes de
ISO 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou- calcul introduit également des erreurs qui dépendent des hypo-
verts - Vocabulaire et symboles. thèses adoptées.
Une distinction doit être faite entre les erreurs aléatoires et les
ISO 4363, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
erreurs systématiques, provenant des appareils employés, des
verts - Méthodes de mesurage des sédiments en suspension.
procédures de mesurage et du traitement des données. Les
erreurs aléatoires dépendent aussi de la nature de la turbulence
ISO 4364, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
de l’écoulement. L’importance des erreurs aléatoires peut être
verts - Échantillonnage des matériaux du lit.
réduite dans un sens favorable par un choix judicieux des appa-
reils et des méthodes.
ISO 5168, Mesure de débit des fluides - Calcul de l’erreur
limite sur une mesure de débit. Les erreurs systématiques peuvent être constantes ou variables
et elles ne peuvent pas être éliminées par une répétition des
ISO/TR 7178, Mesure de débit des liquides dans les canaux mesurages ou par l’accroissement de la durée du mesurage. II y
a de plus des fautes qui sont dues à une lecture erronée de
découverts - Methode d’exploration du champ des vitesses -
l’appareil ou à un fonctionement défectueux de l’instrument.
Recherche de l’erreur globale.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 1088-1985 (FI
3.3 Sources d’erreur (voir figure 11 3.4 Détermination des composantes individuelles
de l’erreur
Théoriquement le débit est défini par la formule:
3.4.1 Erreurs sur la largeur
A V(x, y) dxdy . . .
4= Le mesurage de la largeur entre verticales est normalement
SS
effectué en mesurant les distances à partir d’un point de réfé-
où rence sur la berge. Lorsqu’on utilise une sonde ou un câble de
mesurage ou que l’on observe le mouvement d’un câble relié à
un chariot, l’erreur dépend de la distance mais elle est habituel-
q est le débit vrai non observable;
lement négligeable. Lorsqu’on utilise des appareils optiques, les
erreurs dépendent aussi de la distance, mais elles peuvent être
A est l’aire de la section;
plus importantes.
v (x, y) est le champ des vitesses en largeur x et en profon-
Lorsqu’on mesure la distance avec des appareils électroniques,
deur y.
il y a une erreur constante et une erreur qui dépend de la dis-
tance mesurée.
Dans la pratique l’intégrale est obtenue par approximation par
Les erreurs sont principalement des erreurs provenant des
la somme
appareils.
m
3.4.2 Erreurs sur la profondeur
. . .
Q = C bidi5 (2)
i= 1
Dans I’ISO 748, au chapitre 10, on indique plusieurs sources
d’erreur dans le mesurage de la profondeur.
où
Certaines erreurs dépendront du type et de l’emploi des appa-
reils utilisés. De telles erreurs ne sont pas considérées dans la
Q est le débit calculé;
présente Norme internationale.
bi est la largeur du ie élément de section;
Des erreurs proviennent de l’interpolation de la profondeur
entre les verticales sur lesquelles les profondeurs sont mesu-
di est la profondeur du ie élément de section;
rées. Celles-ci sont indiquées en 3.4.3 c) en tant qukerreur-
type Ill )).
-
est la vitesse moyenne sur la ie verticale;
‘i
3.4.3 Erreurs dans la détermination de la vitesse
m est le nombre de sections. moyenne
Ces erreurs ont trois composantes :
L’erreur sur Q est due
a) L’erreur due au temps restreint de mesurage de la
a) aux erreurs de mesurage des quantités b, di et des
vitesse en un point sur chaque verticale. En raison de la tur-
mesurages individuels de la vitesse de l’écoulement, néces-
bulence, la vitesse varie sans cesse dans la section. La
-
saires pour la détermination de Vi, et
vitesse moyenne en un point quelconque, déterminée à par-
tir d’un mesurage effectué pendant un certain intervalle de
temps, est une approximation de la vitesse réelle moyenne
b) à l’approximation de l’intégrale (1) par la somme (2).
X
Figure 1 - Schéma de définition
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 1088-1985 (FI
en ce point particulier. Dans la présente Norme internatio-
où
nale, les erreurs de cette nature sont désignées comme
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
étant de l’espèce G erreur-type I H 1).
toire d’échantillonnage sur le profil de la profondeur
b) L’erreur provenant de l’emploi d’un nombre limité de
(erreur-type Ill);
points d’échantillonnage sur une verticale. Le calcul de la
vitesse moyenne sur une verticale en tant que la moyenne est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
toire d’échantillonnage sur le profil de la vitesse hori-
ou une moyenne pondérée de plusieurs vitesses en un point
zontale (erreur-type Ill);
aboutit à une approximation de la vitesse réelle moyenne sur
la verticale considérée. Dans la présente Norme internatio-
est le pourcentage d’erreur limite sur la vitesse
X’r.
nale, les erreurs de cette nature sont désignées comme
1
moyenne dû à l’erreur aléatoire provenant de I’appa-
étant de l’espèce (( erreur-type II H 1).
reillage;
c) L’erreur provenant du nombre restreint de verticales sur
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
lesquelles les vitesses sont mesurées. Le profil de la vitesse x’Fi
toire de variation de vitesse (erreur-type II;
horizontale entre deux verticales doit être déterminé par
interpolation, ce qui introduit une erreur.
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
toire d’échantillonnage sur la vitesse moyenne sur la
Les valeurs de la profondeur di et de la vitesse moyenne 5
verticale (erreur-type II);
sur la verticale, sont utilisées pour déterminer le débit par
unité de largeur ainsi que le débit au travers de la section i.
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
La somme des débits au travers de chaque section effectuée
toire provenant de l’appareillage dans la détermina-
selon l’équation (2) conduit à une approximation du débit
tion de la profondeur de la section;
total réel. Les erreurs de cette nature sont désignées comme
étant de l’espèce H erreur-type Ill )) 1).
est le pourcentage d’erreur limite dû à l’erreur aléa-
Xbi
toire provenant de l’appareillage dans la détermina-
3.4.4 Symboles tion de la largeur de la section;
Les symboles utilisés sont donnés dans le tableau ci-dessous. est la largeur de la section i;
est la profondeur de la section i;
Erreur limite en pourcentagel)
Grandeur
aléatoire systématique*)
est la vitesse moyenne de la section i;
Largeur x”,
x’bi
est le débit total.
Profondeur x”,
x’di
L’erreur limite systématique totale est la suivante:
Vitesse moyenne x”,
x’,
1
1/2
1) Toutes les erreurs limites utilisées dans la présente Norme interna-
Ir 2 + X"d2 + yv2
X”Q = + x b
. . .
tionale sont données en pourcentages exprimés dans des limites de con-
>
fiance de 95 %. Dans la présente Norme internationale Xavec un indice
se rapporte à l’erreur limite en pourcentage, X’ à l’erreur limite aléatoire
L’erreur limite totale sur le débit est donnée par
en pourcentage et X” à l’erreur limite systématique en pourcentage.
2) La cause principale d’erreur limite systématique sur la vitesse pro-
1/2
viendra des erreurs d’étalonnage des moulinets. = & x’ 2 + x” 2
. . .
xQ Q Q
( >
3.5 Description de l’erreur limite
Si l’on suppose que les débits dans les sections respectives
Dans la détermination de l’influence sur l’erreur limite totale, les
sont à peu près égaux, alors l’équation (3) se simplifie avec cer-
composantes individuelles sont décrites de manière suffisante
taines approximations (voir ISO/TR 7178 et ISO 748) à :
par leur moyenne relative et leurs écarts-types relatifs.
3.6 Erreur limite totale sur le débit
XQ= + ~~+;(x;2+x;.+xy+
On peut montrer (voir ISO/TR 7178) que le pourcentage
1/2
d’erreur limite totale sur le débit, &, peut être calculé au
+X;+x’2
. . .
(6)
moyen de l’équation suivante :
C
1
où
(bi diF)‘/Q
est l’erreur limite aléatoire totale sur le débit à un
x’Q
niveau de confiance de 95 %;
1/2
y,2 + xF.2 + xim2 + Xi2 + x’b2
. . m (3) est l’erreur limite aléatoire en pourcentage due au
xm
1 V.
i i i
1
nombre restreint de verticales utilisées;
l
1
1) Les erreurs-types I, II et II utilisées dans la présente Norme internationale n’ont aucun rapport avec les erreurs statistiques des types I et II.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
Iso 10884985 (FI
est l’erreur limite aléatoire en pourcentage sur le mesu- Sur chaque verticale ce mode opératoire doit être effectué à
Xi
rage de la largeur; 0,2 - 0,6 - 0,8 et, si possible, 0,9 fois la profondeur mesurée
à partir de la surface. Si possible, ces données doivent être
est l’erreur limite aléatoire en pourcentage sur le mesu- obtenues pendant la même période de 2 000 s.
Xi
rage de la profondeur;
Les mesurages doivent être renouvelés pour divers débits.
X’, est l’erreur limite aléatoire en pourcentage due au
Les données ainsi obtenues doivent être indiquées sur le formu-
temps restreint d’exposition utilisé;
laire donné en annexe A. Dans le cas d’un enregistrement con-
est l’erreur limite aléatoire en pourcentage due au tinu, les valeurs doivent être données à intervalles de 10 s et le
X’
mode de détermination doit être indiqué.
no%bre restreint de points de vitesse prélevés sur une verti-
cale;
XC est l’erreur limite aléatoire en pourcentage sur le cali-
5 Données sur la vitesse moyenne’)
brage de la vitesse avec un moulinet.
La vitesse moyenne en une verticale peut être obtenue de diver-
NOTE - On peut constater à partir de l’équation (3) ou (6) que, pour
ses manières. La méthode par distribution des vitesses a, toute-
réduire l’erreur limite aléatoire totale, il faut soit augmenter le nombre
fois, été prise comme base de comparaison des résultats obte-
de verticales, soit apporter une amélioration dans le mesurage des
nus par d’autres méthodes généralement utilisées ou par des
composantes individuelles, soit réaliser les deux.
méthodes particulières adoptées en raison de circonstances
spéciales.
3.7 Évaluation de l’erreur sur les composantes
La procédure suivante doit être suivie.
individuelles
L,‘évaluation de l’erreur limite sur les composantes individuelles
5.1 Emplacement de la verticale
de l’erreur limite totale peut être obtenue par analyse statistique
d’un grand nombre d’observations sur une composante parti-
La verticale choisie pour ce mesurage doit normalement être
culière dans les conditions réelles de mesurage. L’introduction
déterminée à partir des distributions connues des vitesses dans
de cette procédure dans la méthode de mesurage courante la section de mesurage, de manière que l’on ait des vitesses
n’est pas possible, et c’est pourquoi le traitement centralisé des
représentatives de toute la section.
données recueillies conformément aux programmes normalisés
indiqués dans la présente Norme internationale, est recom- Lorsque les distributions des vitesses dans la section de mesu-
mandé en vue de fournir une norme générale sur les erreurs
rage ne sont pas connues, la verticale adoptée pour ce mesu-
limites des composantes dans les limites d’une gamme pratique
rage doit être celle qui est située à la plus grande profondeur
de mesurages. dans la section et en des emplacements où la profondeur est
égale respectivement à 0,6 et 0,3 fois la profondeur maximale,
du côté le plus large et pas trop près des berges.
4 Données sur la vitesse en un point’)
5.2 Répartition des points de mesurage
Pour juger de la valeur d’une mesure unique de vitesse, opérer
Les vitesses doivent être mesurées aux points suivants sur la
comme suit.
verticale :
En chaque point de mesurage sur une verticale, faire au moyen
1) immédiatement au-dessous de la surface;
d’un moulinet une observation continue de la vitesse pendant
2 000 s, ou pendant une période au cours de laquelle le débit ne
2) à 0,2 fois la profondeur;
change pas de plus de 5 % de la valeur initiale, selon celle qui
est la plus courte. Lire l’indication donnée par l’appareil toutes
3) à 0,3 fois la profondeur;
les 10 s, de manière à disposer de 200 lectures. Si le moulinet
émet des impulsions périodiques, leur nombre doit être relevé
4) à 0,4 fois la profondeur;
toutes les 10 s; si l’intervalle de temps est mesuré pour un nom-
bre déterminé d’impulsions, cet intervalle doit être de 10 s en
5) à 0,5 fois la profondeur;
moyenne. Si l’enregistrement est continu, il faut fournir I’enre-
indiquant les caractéristiques de
gistrement complet en
6) à 0,6 fois la profondeur;
réponse de l’instrument électronique.
7) à 0,7 fois la profondeur;
Les verticales à prendre en compte pour ce mesurage doivent
être la verticale située au point de plus grande profondeur et les
8) à 0,8 fois la profondeur;
verticales situées aux emplacements où les profondeurs sont
9) à 0,9 fois la profondeur;
0,6 et 0,3 fois la plus grande profondeur, ces deux verticales
étant toutes deux du côté le plus large par rapport à la verticale
10) près du lit.
de plus grande profondeur.
1) On peut également faire référence à I’ISO 748 et à I’ISO/TR 7178.
4
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tso 1088-1985 (FI
6.2 Méthode de distribution des vitesses
Dans les canaux envahis par les herbes, on doit prendre grand
.
soin de s’assurer que les mesurages effectués au voisinage du
Dans cette méthode, le procédé normal de mesurage du débit
lit ne soient faussés par les herbes qui se seraient introduites
peut être utilisé à condition que la méthode de distribution des
dans le moulinet.
vitesses ou la méthode d’intégration soit utilisée pour obtenir la
vitesse moyenne sur la verticale.
5.3 Durée du mesurage des vitesses en un point
Les lectures doivent être faites toutes les 60 s sur un moulinet
La durée du mesurage de la vitesse en chaque point doit être de
de référence fixé en un point, de préférence à 0,6 fois la profon-
60 s ou bien le nombre d’impulsions en chaque point doit être
deur sur la verticale de la plus grande profondeur.
celui observé en 60 s à 0,6 fois la profondeur.
En plus des données sur la profondeur, obtenues par le mesu-
rage normal du débit, un profil continu de la section à I’empla-
5.4 Nombre de mesurages
cernent de mesurage doit être fourni comme indiqué en 6.1.
Les mesurages sur la verticale doivent être répétés cinq fois, de
6.3 Présentation des données
préférence consécutivement. Les mesurages qui ont été pertur-
bés par la navigation doivent être indiqués.
Les données doivent être présentées sous la forme de tableau,
comme indiqué en annexe C. Dans le tableau donnant la vitesse
Ces séries d’observations doivent être effectuées pour divers
au point de référence, le facteur de correction est calculé, de pré-
débits.
férence, à partir de la valeur moyenne de la vitesse au point de
référence. Dans ce tableau, ce facteur de correction est men-
5.5 Présentation des données
tionné en fonction du temps. Pour obtenir la vitesse corrigée
La vitesse moyenne doit être déterminée à l’aide d’un planimètre
dans le tableau donnant la vitesse moyenne sur les verticales, la
à partir d’une représentation graphique d’assez grande dimen-
vitesse mesurée doit être multipliée par ce facteur de correction.
sion (d’au moins 300 cm2de préférence si possible). Le type et la
Une représentation graphique de la section doit être donnée à
précision du planimètre doivent être indiqués ainsi que l’échelle
une échelle suffisante; la largeur de la rivière doit être représen-
du débit. La précision du papier quadrillé doit être vérifiée.
tée par 0,5 m au moins. La représentation doit indiquer les
Les profils de vitesse doivent être tracés à une échelle telle que
valeurs numériques de la profondeur aux points de mesurage
la vitesse et la profondeur maximales soient représentées par
lorsqu’une perche de sondage a été utilisée, et doit montrer les
0,lO m et 0,20 m respectivement.
emplacements des verticales et du moulinet de référence.
Le relevé des données doit être fait sur un tableau conformé-
Une représentation graphique des profils de vitesse mesurée
ment aux indications de l’annexe B.
doit aussi être donnée. Elle doit indiquer les valeurs numériques
des vitesses aux points de mesurage.
6 Données sur la méthode d’exploration du
6.4 Informations de caractère général
champ des vitessesl)
En vue de faciliter l’interprétation des écarts par rapport au type
Pour évaluer la justesse de la méthode par intégration du
normal des diverses erreurs, les détails pertinents sur la géomé-
champ des vitesses, deux moyens sont possibles : l’un exige
trie et la morphologie de la rivière en question sont nécessaires,
des mesurages spéciaux, l’autre essentiellement des mesurages
par exemple, une carte de la rivière à l’échelle de 1 /lO 000,
courants.
approximativement 50 fois la largeur de la rivière en amont et
Lorsque cela est possible, des données relatives à ces deux
en aval de l’emplacement de mesurage.
méthodes doivent être fournies.
7 Méthode d’intégration
6.1 Mesurage à 0,6 fois la profondeur
Dans cette méthode, il faut connaître le tracé complet du profil En vue de déterminer l’erreur-type dans la vitesse moyenne sur
les verticales obtenues par la méthode d’intégration, un nom-
de la section à l’emplacement choisi. Ceci peut être obtenu au
bre suffisant de mesurages (par exemple cinquante) doit être
moyen d’un sondeur acoustique ou par mesurage de la profon-
deur au moyen de perches à des espacements dans les grandes effectué à niveau constant sur trois verticales et les résultats
rivières qui seront au plus de 1/50 de la largeur totale. doivent être reportés dans un tableau.
La distribution horizontale des vitesses doit être observée par Les verticales à prendre en compte pour ces mesurages com-
prennent la verticale de plus grande profondeur à I’emplace-
lecture des vitesses à 0,6 fois la profondeur à des espacements
ment choisi et les verticales où la profondeur est égale à 0,6 et
dans les grandes rivières de 1/50 de la largeur totale, avec un
0,3 fois la plus grande profondeur, ces deux dernières verticales
espacement minimal absolu de 0,5 m. Les lectures du moulinet
étant toutes deux du côté le plus large par rapport à la verticale
doivent être faites pendant 120 s.
de plus grande profondeur.
En outre, des lectures doivent être faites sur un moulinet de
référence, fixé en un point, de préférence à 0,6 fois la profon- Les mesurages doivent être répétés pour divers débits. Les
données de caractère général peuvent être réunies dans un for-
deur sur la verticale de la plus grande profondeur. II doit être lu
mulaire analogue à celui représenté en annexe A.
toutes les 60 s.
1)
On peut également faire référence à I’ISO 748.
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 1088-1985 (FI
8 Courbes d’étalonnage 10.5 Les lignes de sonde (y compris les moulinets suspen-
dus) produisent des erreurs dues à
En relation avec l’étude de l’erreur due aux appareils, les courbes
d’étalonnage doivent être fournies avec tous les points d’étalon-
a) leur pénétration dans le lit:
nage; en particulier, les données des étalonnages successifs
b) l’écart par rapport aux conditions idéales pour lesquel-
d’un moulinet représentatif avec les dates et les années d’étalon-
les a été calculée la dérive aval;
nage ainsi que la fréquence d’emploi doivent être fournies.
c) la forme et le point de suspension du plomb.
9 Mesurages de distances
10.6 Les sondeurs acoustiques produisent des erreurs dues à
II ne peut être donné actuellement de méthode générale per-
mettant de déterminer la précision des mesurages de distances.
a) la largeur du faisceau d’ondes transmises au fond;
Pour qu’elle puisse être examinée théoriquement, on doit four-
b) la pénétration des ondes dans le lit, laquelle est fonction
nir une description détaillée de la méthode de mesurage de dis-
de la fréquence des ondes et de la consistance du lit.
tances ainsi que les distances mesurées et tout autre facteur à
prendre en considération.
Des dispositifs électroniques de mesurages de distances don- 11 Traitement des données
nent une base de comparaison presque absolument sûre pour
les mesurages de distances. Si l’on dispose de tels instruments,
11 .l Généralités
on peut adopter des programmes de recherche indépendants
pour l’erreur limite des diverses méthodes de mesurage de dis-
Ce chapitre donne la description de la méthode de traitement
tances et en fournir les résultats.
des données pour la détermination de l’erreur aléatoire totale
dans le mesurage du débit par les méthodes d’exploration du
Les conditions de cette étude doivent être semblables aux con-
champ des vitesses. Bien qu’il soit supposé que l’on dispose
ditions d’exécution normale des mesurages sur le terrain.
d’ordinateurs, il est possible de suivre le mode de calcul avec
des moyens moins modernes. Certaines de ces autres possibili-
tés sont indiquées.
10 Mesurages de profondeur
Lorsque l’on traite les données, on suppose que les conditions
La précision des mesurages de profondeur dépend du chenal et
du courant sont stables, ce qui signifie que la vraie valeur
de la méthode de mesurage. Dans le cas d’un chenal revêtu, la
moyenne de chacune des diverses quantités demeure cons-
nature du lit n’agit probablement pas sur la précision des mesu-
tante dans le temps. Les tendances instables doivent être élimi-
rages.
nées des données avant qu’elles ne soient traitées (voir 11.2.2).
Dans les chenaux naturels, c’est-à-dire les rivières, la configura-
tion du lit varie dans les directions longitudinale aussi bien que
11.2 Erreur-type I
transversale.
11.2.1 Temps de mesurage limité et distribution des
En ce qui concerne le procédé de mesurage, il est important de
résultats
savoir si le mesurage est fait depuis une position fixe ou depuis
une embarcation à l’ancre. Dans ce dernier cas, les irréguiarités
On calcule l’écart-type de l’erreur sur la variation due à un
du lit peuvent contribuer de facon plus importante à l’erreur
,
temps de mesurage limité.
totale de mesurage de profondeur.
II est supposé que les moyennes trouvées à partir des mesura-
En raison de la complexité des mesurages de profondeur, on ne
ges réels sont égales aux
...
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