ISO 4373:2008
(Main)Hydrometry — Water level measuring devices
Hydrometry — Water level measuring devices
ISO 4373:2008 specifies the functional requirements of instrumentation for measuring the level of water surface (stage), primarily for the purpose of determining flow rates. An informative annex provides guidance on the types of water level measurement devices currently available and the measurement uncertainty associated with them.
Hydrométrie — Appareils de mesure du niveau de l'eau
L'ISO 4373:2008 spécifie les caractéristiques de fonctionnement des instruments employés pour mesurer le niveau de la surface de l'eau, essentiellement afin de déterminer des débits. Elle est complétée par une annexe donnant des indications sur les types d'appareils de mesure du niveau de l'eau actuellement disponibles et sur l'incertitude de mesure qui leur est associée.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4373
Third edition
2008-10-15
Hydrometry — Water level measuring
devices
Hydrométrie — Appareils de mesure du niveau de l'eau
Reference number
ISO 4373:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 4373:2008(E)
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Published in Switzerland
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ISO 4373:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Instrument specification . 1
4.1 Performance classifications . 1
4.2 General. 1
4.3 Maximum rate of change. 2
4.4 Environment . 2
4.5 Timing . 3
5 Recording . 3
5.1 Chart recorders . 3
5.2 Data loggers . 3
6 Enclosure. 3
7 Installation . 3
8 Estimation of measurement uncertainty . 4
8.1 General. 4
8.2 Type-A estimation. 4
8.3 Type-B estimation. 4
8.4 Level measurement datum . 4
8.5 Combining primary measurement uncertainties. 4
Annex A (informative) Types of water level measuring devices . 5
A.1 Reference gauges. 5
A.2 Peak level gauges. 9
A.3 Mechanical float and counterweight gauges . 10
A.4 Air reaction gauges . 11
A.5 Electrical pressure transducers . 14
A.6 Echo-location, acoustic instruments. 15
A.7 Echo-location, radar instruments . 16
A.8 Systems using electrical properties . 17
A.9 Recording devices. 18
Bibliography . 20
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ISO 4373:2008(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 4373 was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 5, Instruments,
equipment and data management.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 4373:1995), which has been technically
revised.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4373:2008(E)
Hydrometry — Water level measuring devices
1 Scope
This International Standard specifies the functional requirements of instrumentation for measuring the level of
water surface (stage), primarily for the purpose of determining flow rates. This International Standard is
supplemented by an annex providing guidance on the types of water level measurement devices currently
available and the measurement uncertainty associated with them (see Annex A).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code)
IEC 60079-10, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 10: Classification of hazardous
areas
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 772 apply.
4 Instrument specification
4.1 Performance classifications
The parameters of performance of a water level measuring device shall be described by the classification
categories of uncertainty, temperature range and relative humidity so that the overall performance of the
equipment may be summarized in three digits.
4.2 General
Water level measuring devices shall be classified in accordance with the performance classes given in
Table 1 that account for the resolution to be achieved and the limits of uncertainty required over specified
ranges.
It should be made clear whether these levels of attainment can only be achieved by the use of special works,
for example installation within stilling wells. It is also important to remember that in the measurement of stage,
uncertainty expressed as a percentage of range gives rise to worst case uncertainty in the determination of
stage at low values of stage. This is highly significant for the measurement of low flows and should be taken
into account in the design of equipment for this purpose.
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ISO 4373:2008(E)
The manufacturer has to state the physical principle of the measuring device in order to allow the user to
judge the device's suitability for the proposed environment.
Table 1 — Performance classes of water level measuring devices
Class Resolution Range Nominal uncertainty
Performance class 1 1 mm 1,0 m u ±0,1 % of range
2 mm 5,0 m
10 mm 20 m
Performance class 2 2 mm 1,0 m u ±0,3 % of range
5 mm 5,0 m
20 mm 20 m
Performance class 3 10 mm 1,0 m u ±1 % of range
50 mm 5,0 m
200 mm 20 m
4.3 Maximum rate of change
As water levels may rise and fall rapidly in some applications, in order to provide guidance on suitability, the
manufacturer shall state on the equipment specification sheet and in the instruction manual:
a) the maximum rate of change which the instrument can follow without damage;
b) the maximum rate of change which the instrument can tolerate without suffering a change in calibration;
c) the response time of the instrument.
4.4 Environment
4.4.1 General
Water level measuring devices shall operate within the ranges of temperature in 4.4.2 and the ranges of
relative humidity in 4.4.3.
4.4.2 Temperature
Water level measuring devices shall operate within the following temperature classes:
Temperature class 1: −30 °C to +55 °C;
Temperature class 2: −10 °C to +50 °C;
Temperature class 3: 0 °C to +50 °C.
4.4.3 Relative humidity
Water level measuring devices shall operate within the following relative humidity classes:
Relative humidity class 1: 5 % to 95 % including condensation;
Relative humidity class 2: 10 % to 90 % including condensation;
Relative humidity class 3: 20 % to 80 % excluding condensation.
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ISO 4373:2008(E)
4.5 Timing
4.5.1 General
Where timing, either analogue or digital, is part of the instrument specification, the timing method used shall
be clearly stated on the instrument and in the instruction manual.
NOTE It is recognized that digital timing is inherently more accurate than analogue timing.
4.5.2 Digital
The uncertainty of digital timing devices used in water level measuring devices shall be within ±150 s at the
end of a period of 30 days, within the range of environmental conditions defined in 4.4.
4.5.3 Analogue
The uncertainty of analogue timing devices used in water level measuring devices shall be within ±15 min at
the end of a period of 30 days, within the range of environmental conditions defined in 4.4.
5 Recording
5.1 Chart recorders
Where a chart recorder is to be used as the primary source of data, the resolution and uncertainty parameters
shall take account of changes in the dimensions of the recording medium due to atmospheric variables.
NOTE Chart recorders have been superseded to a large extent by data logging devices. However, they are still used
as back-up units or to provide rapid visual assessment of flow changes on site.
5.2 Data loggers
A data logger shall be able to store at least the equivalent of four digits per reading. Where a data logger
includes the interface electronics, the resolution and uncertainty shall relate to the stored value.
6 Enclosure
The performance of the enclosure shall be stated in terms of the IP classification system in accordance with
IEC 60529. It shall be stated whether or not any parts in contact with water are suitable for contact with
potable water. It shall be stated whether or not the equipment may be used in a potentially explosive
environment in accordance with IEC 60079-10.
7 Installation
The manufacturer shall provide clear instructions for the installation of water level measuring devices.
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ISO 4373:2008(E)
8 Estimation of measurement uncertainty
8.1 General
The uncertainty of a value derived from primary measurements may be due to
a) unsteadiness of the value being measured (waves on the water surface), or
b) resolution of the measurement process (the eye’s resolution of submillimetre distance).
Two methods of estimation, Type A and Type B, are described in the Guide to the expression of uncertainty in
measurement for relating the dispersion of values to the probability of “closeness” to mean value.
8.2 Type-A estimation
A Type-A estimation is determined directly from the standard deviation of a large number of measurements.
(Note that the distribution of these results need not be Gaussian.) Type-A estimations can be readily
computed from continuous measurements when the dispersion is not masked by hysteresis of the
measurement process. Of course, the dispersion must exceed by a significant margin the resolution of the
measurement process.
8.3 Type-B estimation
A Type-B estimation is assigned to a measurement process for which large numbers of measurements are not
available or to a measurement with defined limits of resolution. To define a Type-B uncertainty, the upper and
lower limits of the dispersion or the upper and lower limits of resolution are used to define the limits of a
probability diagram whose shape is selected to represent the dispersion, i.e. uniform dispersions would have a
rectangular distribution; dispersions with most measurements congregated about the mean value would have
a triangular distribution.
Allocation of probability distributions is described in Annex A.
The relationship between the uncertainty of primary measurements and the value of the uncertainty of the
result is derived from the formula defining the relationship between the value and its primary measurements.
Sensitivities are the partial derivatives of the value with respect to each primary measurement.
In the case of level, its relationship to primary measurement is generally linear. Sensitivity coefficients would
then be equal to 1.
8.4 Level measurement datum
Level measurement is not absolute measurement; it is always relative to a datum, for example a local
benchmark or the elevation of a weir crest. The uncertainty associated with the datum should be combined
with the uncertainty of the derived value.
8.5 Combining primary measurement uncertainties
To determine the uncertainty of the derived value, U, it is necessary to combine the uncertainties of all primary
measurements, u, thus,
22
Uulevel=+level datumu level measurement
() ( ) ( )
This illustrates the method when combining the uncertainty of a reference level datum value. Other
components of measurement uncertainty are added by inclusion of their squared value within the brackets.
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ISO 4373:2008(E)
Annex A
(informative)
Types of water level measuring devices
A.1 Reference gauges
A.1.1 Staff and ramp gauges
A.1.1.1 Description
A staff gauge (see Figure A.1) comprises a scale marked on, or securely attached to, a suitable vertical.
Where the range of water levels exceeds the capacity of a single vertical gauge, other gauges may be
installed in the line of a cross-section normal to the direction of flow. The scales on such a series of stepped
staff gauges should overlap by not less than 15 cm.
Dimensions in millimetres
Key
A detachable plate for metre numeral, coloured red
B 10 mm divisions
Figure A.1 —Staff gauge
A ramp gauge (see Figure A.2) consists of a scale marked on, or securely attached to, a suitable inclined
surface, which conforms closely to the contour of the riverbank. Throughout its length, the ramp gauge may lie
on one continuous slope or may be a compound of two or more slopes. The ramp gauge should lie on the line
of a cross-section normal to the direction of flow.
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ISO 4373:2008(E)
Figure A.2 — Ramp gauge installed in parallel sections
A.1.1.2 Materials
A staff or ramp gauge is constructed of durable material, able to cope with alternating wet and dry conditions.
It resists the accretion of both vegetable and mineral matter. The markings should be resistant to wear or
fading.
A.1.1.3 Strengths
A staff or ramp gauge is an inexpensive, simple, robust and absolute method of determining water level. It can
be utilized by relatively unskilled staff. A ramp gauge provides, in addition, the opportunity to achieve a higher
resolution.
A.1.1.4 Weaknesses
A staff gauge can only be used for spot measurements. It is difficult to obtain readings in the field with a true
resolution higher than ±5 mm. Most staff gauge locations are such that the gauges require regular cleaning.
Ramp gauges amplify surges and ripples. Whilst a stilling box may reduce this, it may also introduce a bias
due to flow across the gauge.
A.1.1.5 Uncertainty
A triangular distribution applies to the uncertainty, u, associated with reading a staff or ramp gauge, x, so that
xx−
1()
max min
ux = (A.1)
()
mean
16 2
where
x is the discernible upper limit;
max
x is the discernible lower limit.
min
EXAMPLE If, from inspection, the discernible upper limit is 0,150 and the discernible lower limit is 0,145, then the
best estimate is 0,147 5 with an uncertainty of 0,001.
A.1.2 Wire or tape weight gauge
A.1.2.1 Description
A wire or tape weight gauge consists of a weight that is manually lowered until the weight touches the surface
of the water. The wire or tape may be wound on a drum attached to a winding mechanism or it may be a hand
reel.
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ISO 4373:2008(E)
A.1.2.2 Materials
Corrosion-resistant materials.
A.1.2.3 Strengths
The equipment is robust.
A.1.2.4 Weaknesses
The equipment may be difficult to use in dark conditions or where the line of sight is difficult. It may be difficult
to resolve to disturbed surfaces.
A.1.2.5 Uncertainty
A triangular distribution applies to the uncertainty associated with reading a wire/tape weight gauge, so that
Equation (A.1) applies.
EXAMPLE If, from inspection, the discernible upper limit is 0,225 and the discernible lower limit is 0,222, then the
best estimate is 0,223 5 with an uncertainty of 0,000 6.
A.1.3 Hook and point gauges
A.1.3.1 Description
A hook or point gauge (see Figure A.3) comprises a hook or point and a means of determining its exact
vertical position relative to a datum. The instrument may be portable in which case a datum plate or bracket is
fixed at each site on which the instrument is to be used. The vertical position may be determined by, for
example, a graduated scale with a vernier arrangement or a digital indicator. If the sensing head is suspended
by a tape or wire, it is generally referred to as a dipper (see A.1.4).
Figure A.3 — Hook gauge and point tips
A.1.3.2 Materials
A hook or point gauge and its ancillary parts are made throughout of durable, corrosion-resistant materials.
A.1.3.3 Strengths
A hook or point gauge is potentially the most accurate of the level determination devices and the preferred
technique for use under laboratory conditions.
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ISO 4373:2008(E)
A.1.3.4 Weaknesses
Using a hook or point gauge is highly labour-intensive. A hook or point gauge cannot be used to maintain a
continuous record.
A.1.3.5 Uncertainty
A triangular distribution applies to the uncertainty associated with reading a
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4373
Troisième édition
2008-10-15
Hydrométrie — Appareils de mesure du
niveau de l'eau
Hydrometry — Water level measuring devices
Numéro de référence
ISO 4373:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 4373:2008(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 4373:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Spécification des instruments. 1
4.1 Classifications des performances . 1
4.2 Généralités . 1
4.3 Vitesse maximale de variation. 2
4.4 Environnement. 2
4.5 Chronométrage . 3
5 Enregistrement. 3
5.1 Enregistreurs à tracé continu. 3
5.2 Enregistreurs chronologiques de données . 3
6 Enveloppe. 3
7 Installation . 3
8 Estimation de l'incertitude de mesure. 4
8.1 Généralités . 4
8.2 Estimation de Type A . 4
8.3 Estimation de Type B . 4
8.4 Système de référence des mesurages de niveau. 4
8.5 Combinaison des incertitudes de mesures primaires. 4
Annexe A (informative) Types d'appareils de mesure du niveau de l'eau . 5
A.1 Limnimètres de référence . 5
A.2 Limnimètres à maximum. 9
A.3 Limnimètres mécaniques à flotteur et contrepoids . 11
A.4 Limnimètres à réaction pneumatique. 12
A.5 Capteurs de pression électriques . 15
A.6 Instruments acoustiques d'écholocalisation. 15
A.7 Instruments d'écholocalisation à radar. 17
A.8 Systèmes utilisant les propriétés électriques . 17
A.9 Appareils enregistreurs . 19
Bibliographie . 21
© ISO 2008 – Tous droits réservés iii
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ISO 4373:2008(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'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
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 4373 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie, sous-comité SC 5, Instruments,
équipement et gestion des données.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 4373:1995), dont elle constitue une
révision technique.
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 4373:2008(F)
Hydrométrie — Appareils de mesure du niveau de l'eau
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les caractéristiques de fonctionnement des instruments employés
pour mesurer le niveau de la surface de l'eau, essentiellement afin de déterminer des débits. La présente
Norme internationale est complétée par une annexe donnant des indications sur les types d'appareils de
mesure du niveau de l'eau actuellement disponibles et sur l'incertitude de mesure qui leur est associée (voir
Annexe A).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 772, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles
CEI 60529, Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP)
CEI 60079-10, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 10: Classement des
emplacements dangereux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 772 s'appliquent.
4 Spécification des instruments
4.1 Classifications des performances
Les paramètres de performance d'un appareil de mesure du niveau de l'eau doivent être décrits par les
catégories de classification de l'incertitude, de la plage de température et de l'humidité relative, de sorte que
les performances globales de l'équipement puissent être résumées par trois chiffres.
4.2 Généralités
Les appareils de mesure du niveau de l'eau doivent être classés selon les classes de performance indiquées
dans le Tableau 1, qui tiennent compte de la résolution devant être atteinte et des limites d'incertitude exigées
sur des plages spécifiées.
Il convient de déterminer si ces niveaux de performance ne peuvent être atteints qu'en utilisant des
installations spéciales, par exemple dans des puits de mesurage. Il est également important de se rappeler
que, lors du mesurage d'un niveau, l'incertitude exprimée en pourcentage d'une plage donne lieu à une
incertitude d'autant plus défavorable que la détermination se fait à de faibles valeurs de niveau. Cela est
extrêmement significatif pour le mesurage de faibles débits et il convient d'en tenir compte dans la conception
de l'équipement employé à cet effet.
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ISO 4373:2008(F)
Le fabricant doit indiquer le principe physique de l'appareil de mesure pour permettre à l'utilisateur d'évaluer
l'adéquation de l'appareil à l'environnement proposé.
Tableau 1 — Classes de performance des appareils de mesure du niveau de l'eau
Classe Résolution Plage Incertitude nominale
Classe de performance 1 1 mm 1,0 m u ±0,1 % de la plage
2 mm 5,0 m
10 mm 20 m
Classe de performance 2 2 mm 1,0 m u ±0,3 % de la plage
5 mm 5,0 m
20 mm 20 m
Classe de performance 3 10 mm 1,0 m u ±1 % de la plage
50 mm 5,0 m
200 mm 20 m
4.3 Vitesse maximale de variation
Étant donné que les niveaux d'eau peuvent monter et baisser rapidement dans certaines applications, le
fabricant doit donner les informations suivantes dans la notice technique et le mode d'emploi de l'équipement
afin de fournir des indications sur son adéquation:
a) vitesse maximale de variation que l'instrument peut suivre sans dommage;
b) vitesse maximale de variation que l'instrument peut tolérer sans subir de modification de l'étalonnage;
c) temps de réponse de l'instrument.
4.4 Environnement
4.4.1 Généralités
Les appareils de mesure du niveau de l'eau doivent fonctionner dans les plages de température indiquées en
4.4.2 et les plages d'humidité relative indiquées en 4.4.3.
4.4.2 Température
Les appareils de mesure du niveau de l'eau doivent fonctionner dans les classes de température suivantes:
⎯ classe de température 1: −30 °C à +55 °C;
⎯ classe de température 2: −10 °C à +50 °C;
⎯ classe de température 3: 0 °C à +50 °C.
4.4.3 Humidité relative
Les appareils de mesure du niveau de l'eau doivent fonctionner dans les classes d'humidité relative suivantes:
⎯ classe d'humidité relative 1: 5 % à 95 %, condensation comprise;
⎯ classe d'humidité relative 2: 10 % à 90 %, condensation comprise;
⎯ classe d'humidité relative 3: 20 % à 80 %, condensation exclue.
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 4373:2008(F)
4.5 Chronométrage
4.5.1 Généralités
Lorsqu'un chronométrage, analogique ou numérique, fait partie de la spécification de l'instrument, la méthode
de chronométrage utilisée doit être clairement indiquée sur l'instrument et dans le mode d'emploi.
NOTE Il est reconnu que le chronométrage numérique est intrinsèquement plus précis que le chronométrage
analogique.
4.5.2 Chronométrage numérique
L'incertitude des dispositifs de chronométrage numérique utilisés dans les appareils de mesure du niveau de
l'eau doit être de ±150 s à la fin d'une période de 30 jours dans la gamme des conditions environnementales
définies en 4.4.
4.5.3 Chronométrage analogique
L'incertitude des dispositifs de chronométrage analogique utilisés dans les appareils de mesure du niveau de
l'eau doit être de ±15 min à la fin d'une période de 30 jours dans la gamme des conditions environnementales
définies en 4.4.
5 Enregistrement
5.1 Enregistreurs à tracé continu
Lorsqu'un enregistreur à tracé continu est utilisé comme principale source de données, les paramètres de
résolution et d'incertitude doivent tenir compte des variations dimensionnelles du support d'enregistrement
liées aux variables atmosphériques.
NOTE Les enregistreurs à tracé continu ont, dans une large mesure, été remplacés par des dispositifs
d'enregistrement chronologique de données. Néanmoins, ils sont encore utilisés comme unités de secours ou pour obtenir
une évaluation visuelle rapide des variations de débit sur le terrain.
5.2 Enregistreurs chronologiques de données
Un enregistreur chronologique de données doit être capable de stocker au moins l'équivalent de quatre
chiffres par lecture. Lorsqu'un enregistreur chronologique de données contient l'électronique d'interface, la
résolution et l'incertitude doivent se rapporter à la valeur enregistrée.
6 Enveloppe
Les performances de l'enveloppe doivent être déclarées en termes de système de classification IP
conformément à la CEI 60529. Il doit être indiqué si les pièces en contact avec l'eau sont adaptées ou non au
contact avec l'eau potable. Il doit être indiqué si l'équipement peut ou non être utilisé dans un environnement
potentiellement explosif conformément à la CEI 60079-10.
7 Installation
Le fabricant doit fournir des instructions claires pour l'installation des appareils de mesure du niveau de l'eau.
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8 Estimation de l'incertitude de mesure
8.1 Généralités
L'incertitude d'une valeur dérivée de mesures primaires peut être due à
a) l'instabilité de la valeur mesurée (ondes à la surface de l'eau), ou
b) la résolution du processus de mesurage (résolution de l'œil pour une distance inférieure au millimètre).
Deux méthodes d'estimation de Type A et de Type B, sont décrites dans le Guide pour l'expression de
l'incertitude de mesure pour établir une relation entre la dispersion des valeurs et la probabilité de «proximité»
par rapport à une valeur moyenne.
8.2 Estimation de Type A
Une estimation de Type A est déterminée directement à partir de l'écart-type d'un grand nombre de mesures.
(Il est à noter que la distribution de ces résultats ne doit pas nécessairement être gaussienne.) Les
estimations de Type A peuvent être facilement calculées à partir de mesurages en continu lorsque la
dispersion n'est pas masquée par l'hystérésis du processus de mesurage. La dispersion doit bien sûr
dépasser d'une marge significative la résolution du processus de mesurage.
8.3 Estimation de Type B
Une estimation de Type B est affectée à un processus de mesurage pour lequel on ne dispose pas d'un grand
nombre de mesures ou à un mesurage ayant des limites de résolution définies. Pour définir une incertitude de
Type B, les limites supérieure et inférieure de la dispersion ou les limites supérieure et inférieure de la
résolution sont utilisées pour définir les limites d'un diagramme de probabilité dont la forme est sélectionnée
de manière à représenter la dispersion. Cela signifie que les dispersions uniformes auraient une distribution
rectangulaire et que les dispersions dans lesquelles la plupart des mesures sont regroupées autour de la
valeur moyenne auraient une distribution triangulaire.
L'allocation des lois de probabilité est décrite dans l'Annexe A.
La relation entre l'incertitude des mesures primaires et la valeur de l'incertitude du résultat est dérivée de la
formule définissant la relation entre la valeur et ses mesures primaires. Les sensibilités sont les dérivées
partielles de la valeur par rapport à chaque mesure primaire.
Dans le cas d'un niveau, sa relation par rapport à une mesure primaire est généralement linéaire. Les
coefficients de sensibilité seraient donc égaux à 1.
8.4 Système de référence des mesurages de niveau
Le mesurage d'un niveau n'est pas un mesurage absolu; il se fait toujours par rapport à un repère de
référence, par exemple un repère local de nivellement ou la cote de la crête d'un déversoir. Il convient de
combiner l'incertitude associée au repère de référence avec l'incertitude de la valeur dérivée.
8.5 Combinaison des incertitudes de mesures primaires
Pour déterminer l'incertitude de la valeur dérivée, U, il est nécessaire de combiner les incertitudes de toutes
les mesures primaires, u, à savoir:
22
Uuniveau=+niveau de référenceu mesure du niveau
() ( ) ( )
Cela illustre la méthode permettant de combiner l'incertitude associée à la valeur d'un niveau de référence.
Les autres composantes de l'incertitude de mesure sont ajoutées en incluant leur valeur, élevée au carré,
entre les parenthèses.
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Annexe A
(informative)
Types d'appareils de mesure du niveau de l'eau
A.1 Limnimètres de référence
A.1.1 Échelles limnimétriques verticales et inclinées
A.1.1.1 Description
Une échelle limnimétrique verticale (voir Figure A.1) est constituée d'une échelle graduée directement ou
solidement fixée sur une surface verticale appropriée. Lorsque l'amplitude des niveaux d'eau dépasse la
capacité d'une seule échelle limnimétrique verticale, d'autres échelles limnimétriques peuvent être installées
dans l'axe d'une section perpendiculaire à la direction de l'écoulement. Il convient que les échelles d'une telle
série d'échelles limnimétriques verticales en gradins se chevauchent sur au moins 15 cm.
Dimensions en millimètres
Légende
A plaque amovible pour les chiffres de la graduation, de couleur rouge
B divisions de 10 mm
Figure A.1 — Échelle limnimétrique verticale
Une échelle limnimétrique inclinée (voir Figure A.2) est constituée d'une échelle graduée directement ou
solidement fixée sur une surface inclinée appropriée qui épouse étroitement le profil de la berge du cours
d'eau. L'échelle limnimétrique inclinée peut suivre une seule pente continue sur toute sa longueur ou être
composée de plusieurs pentes. Il convient que l'échelle limnimétrique inclinée se situe dans l'axe d'une
section perpendiculaire à la direction de l'écoulement.
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Figure A.2 — Échelle limnimétrique inclinée en sections parallèles
A.1.1.2 Matériaux
Une échelle limnimétrique verticale ou inclinée est construite dans un matériau durable, capable de résister à
une alternance de conditions d'humidité et de sécheresse. Elle résiste au dépôt de matières végétales et
minérales. Il convient que les graduations soient résistantes à l'usure ou à l'effacement.
A.1.1.3 Avantages
Une échelle limnimétrique verticale ou inclinée est une méthode économique, simple, robuste et absolue,
permettant de déterminer le niveau d'eau. Elle peut être utilisée par un personnel relativement peu qualifié.
Une échelle limnimétrique inclinée offre en outre la possibilité d'atteindre une plus haute résolution.
A.1.1.4 Inconvénients
Une échelle limnimétrique verticale ne peut être utilisée que pour des mesurages ponctuels. Sur le terrain, il
est difficile d'obtenir des relevés avec une résolution vraie supérieure à ±5 mm. La plupart des échelles
limnimétriques verticales sont installées dans des emplacements tels qu'elles doivent être nettoyées
régulièrement. Les échelles limnimétriques inclinées amplifient les vagues libres et les rides. Bien qu'un
boîtier de mesurage puisse réduire ce phénomène, il peut aussi introduire un biais dû à l'écoulement dans
l'échelle.
A.1.1.5 Incertitude
Une distribution triangulaire s'applique à l'incertitude, u, associée à l'indication d'une échelle limnimétrique
verticale ou inclinée, x, de sorte que:
xx−
()
1
max min
ux = (A.1)
()
moyen
2
16
où
x est la limite supérieure discernable;
max
x est la limite inférieure discernable.
min
EXEMPLE Si, lors du contrôle, la limite supérieure discernable est 0,150 et la limite inférieure discernable est 0,145,
la meilleure estimation est alors de 0,147 5 avec une incertitude de 0,001.
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A.1.2 Sonde limnimétrique visuelle à fil ou à ruban
A.1.2.1 Description
Une sonde limnimétrique visuelle à fil ou à ruban comporte un poids qui est abaissé manuellement jusqu'à ce
qu'il touche la surface de l'eau. Le fil ou le ruban peut être enroulé sur un tambour relié à un mécanisme
d'enroulement ou peut être enroulé sur un touret (dévidoir).
A.1.2.2 Matériaux
Matériaux résistants à la corrosion.
A.1.2.3 Avantages
L'équipement est robuste.
A.1.2.4 Inconvénients
L'équipement peut s'avérer difficile à utiliser dans des conditions de faible luminosité ou lorsque la visibilité
directe est difficile. Il peut s'avérer difficile d'obtenir une réponse pour des surfaces agitées.
A.1.2.5 Incertitude
Une distribution triangulaire s'applique à l'incertitude associée à l'indication d'une sonde limnimétrique visuelle
à fil/à ruban, de sorte que l'Équation (A.1) s'applique.
EXEMPLE Si, lors du contrôle, la limite supérieure discernable est 0,225 et la limite inférieure discernable est 0,222,
la meilleure estimation est alors de 0,223 5 avec une incertitude de 0,000 6.
A.1.3 Pointes limnimétriques recourbées et droites
A.1.3.1 Description
Une pointe limnimétrique recourbée ou droite (voir Figure A.3) comporte une pointe droite ou recourbée et un
moyen permettant de déterminer sa position verticale exacte par rapport à un repère de référence.
L'instrument peut être portatif, auquel cas une plaque de nivellement ou une potence est fixée au niveau de
chaque site sur lequel l'instrument doit être utilisé. La position verticale peut être déterminée, par exemple,
par une échelle graduée associée à un vernier ou à un afficheur numérique. Lorsque la tête de détection est
suspendue par un ruban ou un fil, elle est généralement désignée en tant que plongeur (voir A.1.4).
Figure A.3 — Pointes limnimétriques recourbée et droite
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A.1.3.2 Matériaux
La pointe limnimétrique recourbée ou droite et ses pièces auxiliaires sont fabriquées dans des matériaux
durables et résistants à la corrosion.
A.1.3.3 Avantages
Une pointe limnimétrique recourbée ou droite est potentiellement le plus précis des appareils de mesure du
niveau et la technique préférée pour une utilisation dans des conditions de laboratoire.
A.1.3.4 Inconvénients
L'utilisation d'une pointe limnimétrique recourbée ou droite est très exigeante en main-d'œuvre. Une pointe
limnimétrique recourbée ou droite ne peut pas être utilisée pour effectuer un enregistrement continu.
A.1.3.5 Incertitude
Une distribution triangulaire s'applique à l'incertitude associée à l'indication d'une pointe limnimétrique
recourbée ou droite, de sorte que l'Équation (A.1) s'applique.
EXEMPLE Si, lors du contrôle, la limite supérieure discernable est 0,225 et la limite inférieure discernable est 0,222,
la meilleure estimation est alors de 0,223 5 avec une incertitude de 0,000 6.
A.1.4 Plongeurs
A.1.4.1 Description
Un plongeur est une pointe limnimétrique portative ou montée sur banc dans laquelle le contact avec la
surface de l'eau est signalé par un dispositif électrique, normalement par un témoin lumineux et/ou un
avertisseur sonore. Une configuration type est représentée à la Figure A.4.
Figure A.4 — Configuration type à plongeur
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A.1.4.2 Matériaux
Un plongeur est fabriqué dans des matériaux durables et résistants à la corrosion. Il est alimenté par une
batterie.
A.1.4.3 Avantages
Un plongeur peut donner une indication précise du niveau de l'eau lorsque l'accès et la visibilité sont réduits,
c'est-à-dire à l'intérieur d'un puits de mesurage ou d'un forage. Un plongeur peut offrir une précision
acceptable lorsque la distance par rapport à la surface de l'eau est de l'ordre des dizaines de mètres.
A.1.4.4 Inconvénients
Un plongeur peut ne pas fonctionner dans des eaux de très faible conductivité. Il ne permet pas normalement
d'enregistrer le niveau en continu.
A.1.4.5 Incertitude
Lorsqu'un plongeur est utilisé pour mesurer la profondeur par rapport à la surface de l'eau, il convient de
toujours effectuer le relevé au moment du contact avec la surface de l'eau et jamais lors du retrait. Une
distribution triangulaire s'applique à l'incertitude associée à l'indication d'un plongeur portatif ou monté sur
banc, de sorte que l'Équation (A.1) s'applique.
EXEMPLE Si, lors du contrôle, la limite supérieure discernable est 5,536 et la limite inférieure discernable est 5,534,
la meilleure estimation est alors de 5,535 avec une incertitude de 0,000 2.
A.2 Limnimètres à maximum
A.2.1 Description
Un limnimètre à maximum est utilisé pour enregistrer le niveau de crête à un endroit déterminé et sur une
période donnée. Le limnimètre est généralement composé d'un tube vertical contenant un flotteur, une
substance flottante (telle que des déchets de liège) ou un ruban qui change de couleur de manière irréversible
en cas d'exposition à l'eau. Il est représenté schématiquement à la Figure A.5. Le tube est perforé à la base
pour permettre l'entrée de l'eau et au sommet pour permettre la sortie de l'air.
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Légende
1 couvercle d'accès vissé ou couvercle équipé d'un dispositif de verrouillage
2 trou d'évacuation d'air
3 tube en métal ou en matière plastique (opaque ou transparent)
4 languette de plastique (ou de bois) supportant un ruban ou une peinture de couleur changeante qui peut être graduée
ou lisse et qui repose sur la base ou est suspendue au couvercle
5 un ou plusieurs orifices d'entrée d'eau dans la base, ou des orifices latéraux s'ils sont disposés sur un diamètre
perpendiculaire à l'écoulement
Figure A.5 — Limnimètre à maximum
A.2.2 Avantages
Un limnimètre à maximum peut fonctionner sans surveillance pendant de longues périodes, ne nécessitant
une intervention et une remise à zéro qu'après la survenue d'un événement d'intérêt.
A.2.3 Inconvénients
L'enregistrement de données à l'aide d'un limnimètre à maximum et la remise à zéro de l'instrument sont
exigeants en main-d'œuvre.
A.2.4 Incertitude
Une distribution triangulaire s'applique à l'incertitude associée à l'indication d'un limnimètre à maximum, de
sorte que l'Équation (A.1) s'applique.
EXEMPLE Si, lors du contrôle, la limite supérieure discernable est 4,150 et la limite inférieure discernable est 4,100,
la meilleure estimation est alors de 4,125 avec une incertitude de 0,01.
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A.3 Limnimètres mécaniques à flotteur et contrepoids
A.3.1 Description
Un limnimètre à flotteur est composé d'un flotteur se déplaçant généralement dans un puits de mesurage,
d'un ruban ou d'un fil gradué, d'un contrepoids ou d'un ressort, d'une poulie et d'un index. Le ruban ou le fil
passe sur la poulie qui est conçue pour empêcher tout glissement. Le ruban ou le fil est maintenu tendu par
l'action du contrepoids ou du ressort. De cette façon, le flotteur qui positionne le ruban par rapport à l'index
détecte les variations du niveau. Un limnimètre à flotteur est normalement utilisé avec un enregistreur à tracé
continu (voir 5.1) pour conserver un enregistrement continu, ou un encodeur rotatif connecté à un enregistreur
ch
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.