ISO 1100-2:1982

Liquid flow measurement in open channels - Part 2: Determination of the stage-discharge relation

Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Partie 2: Détermination de la relation hauteur-débit

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 31-May-1982
• Withdrawal Date: 31-May-1982
• ICS: 17.120.20 - Flow in open channels
• Technical Committee: ISO/TC 113/SC 2 - Flow measurement structures
• Drafting Committee: ISO/TC 113/SC 2 - Flow measurement structures
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 07-May-1998
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Revises: ISO 1100:1973 - Withdrawal of ISO 1100-1973
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revised: ISO 1100-2:1998 - Measurement of liquid flow in open channels - Part 2: Determination of the stage-discharge relation
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

Norme internationale 1100/2
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANOAROIZATIONOMEXAYHAPO~HAR OPrAHHBAUHR no CTAHPAPTH3AUHHKlRGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux
- découverts -
Partie 2 : Détermination de la relation hauteur-débit
Liquid fiow measurement in open channels - Part 2 : Determination of the stage-discharge relation
Première édition - 1982-06-15
G CDU 532.5ï:532.543:627.133 Réf. no : IS0 1100/2-1982 (FI
P
Descripteurs : écoulement en canal découvert, écoulement de liquide, eau, mesurage de débit.
? c
Prix basé sur 33 pages
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
I'ISO). L'élaboration
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I'ISO. Chaque
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
d
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale IS0 1100/2 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été sou-
mise aux comités membres en mars 1980.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvée :
Allemagne, R.F. Espagne Royaume-Uni
Inde
Australie Suisse
Brésil Irlande URSS
Canada Norvège USA
Chine Pays-Bas
Égypte, Rép. arabe d' Roumanie
Les comités membres des pays suivants l'ont désapprouvée pour des raisons techni-
ques :
Autriche
France
Tc hécoslovaa u ie
Cette Norme internationale annule et remplace la Norme internationale IS0 1100-1973,
dont elle constitue une révision technique.
0 Organisation internationale de normalisation, 1982 O
Imprimé en Suisse
NORME INTERNATIONALE IS0 1100/2-1982 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts -
Partie 2 : Détermination de la relation hauteur-débit
1 Objet et domaine d'application IS0 748, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Méthode d'exploration du champ des vitesses.
La présente Norme internationale spécifie des méthodes de
IS0 772, Mesurage du débit des liquides dans les canaux
détermination de la relation hauteur-débit pour une station de
jaugeage. Pour pouvoir déterminer la relation hauteur-débit découverts - Vocabulaire et symboles.
avec le degré d'exactitude requis par la présente Norme interna-
tionale, il faut un nombre suffisant de mesures de débit asso- IS0 1O00, Unités SI et recommandations pour l'emploi de leurs
ciées aux mesures de niveau correspondantes. multiples et de certaines autres unités.
IS0 1070, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
On considère les chenaux stables et instables, y compris ceux
verts - Méthode de la pente de la ligne d'eau.
qui sont susceptibles de geler, mais il faut procéder avec le plus
grand soin si l'on applique la présente Norme internationale
IS0 1088, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
dans des conditions où le débit varie brusquement ou rapide-
ment. verts - Méthodes d'exploration du champ des vitesses -
Recueil des données pour la détermination des erreurs.
Une analyse des erreurs limites qu'impliquent la préparation et
l'utilisation de la relation hauteur-débit a été incluse. IS0 1100/1, Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Partie 1 : Établissement et exploitation d'une
station de jaugeage.
2 Références
IS0 143811. Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts en utilisant des déversoirs en mince paroi et canaux
IS0 31, Quantités, unités et symboles.
Venturi - Partie 1 : Déversoirs en mince paroi.
IS0 5561 1, Mesure de débit des liquides dans les canaux
IS0 2537, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
découverts - Méthodes de dilution pour le mesurage du débit
verts - Moulinets à coupelles et à hélices.
en régime permanent - Partie 1 : Méthode d'injection à débit
constant.
IS0 3454, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Matériel de sondage et de suspension.
IS0 55512, Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Méthodes de dilution pour le mesurage du débit
IS0 3455, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
en régime permanent - Partie 2 : Méthode par intégration
verts - Étalonnage des moulinets à élément rotatif en bassins
(injection instantanée).
découverts rectilignes.
IS0 1100/2-1982 (FI
IS0 3846, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou- 3 Définitions et symboles
verts au moyen de déversoirs et de canauxjaugeurs - Déver-
soirs à largeur de crête finie et à déversement déno yés, (déver- Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
tions et symboles donnés dans I‘ISO 772 sont applicables.
soirs rectangulaires à seuil épais).
Ceux qui ne sont pas couverts par I’ISO 772 sont donnés dans
le texte de la présente Norme internationale. Une liste des
IS0 3847, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
symboles employés est incluse à la fin de la présente Norme
verts au moyen de déversoirs et de canaux jaugeurs -
internationale.
Méthode d‘évaluation du débit par détermination de la profon-
deur en bout des chenaux rectangulaires à déversement
déno yé.
IS0 4359, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
4 Unités de mesure
verts au moyen de canaux jaugeurs. 1)
Les unités du Système International d’Unités (Unités SI) sont
IS0 4360, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
employées dans la présente Norme internationale conformé-
verts au mo yen de déversoirs et de canaux jaugeurs - Déver-
ment à 1’1S0 31 et 1‘1S0 1OOO.
soirs à profil triangulaire.
IS0 4363, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Méthodes de mesurage des sédiments en suspension.
5 Principe de la relation hauteur-débit
IS0 4364, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
La relation hauteur-débit est le rapport existant dans une sta-
verts - Échantillonnage des matériaux du lit.
tion de jaugeage entre la hauteur et le débit. Les principes
d’établissement et d’exploitation d’une station de jaugeage
IS0 4366, Mesure de la profondeur de Seau - Sondeurs à
sont décrits dans I’ISO llûû/l.
écho.
IS0 4369, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Méthode du canot mobile.
6 Étalonnage d‘une station de jaugeage
IS0 4373, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Appareils de mesure du niveau de Seau.
6.1 Préparation générale de la relation hauteur-
débit
IS0 4375, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
verts - Systèmes de suspension par câbles aériens pour lejau-
geage en rivière. 6.1.1 L‘objet primaire d’une station de jaugeage consiste à
fournir un relevé du débit du canal ou de la rivière où elle se
IS0 4377, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou- la hauteur et en la
trouve située. Ceci s‘obtient en mesurant
verts - Déversoirs en V. 1)
convertissant en débit au moyen de la relation hauteur-débit qui
établit le rapport existant entre les débits et soit le niveau d’eau
IS0 5168, Mesure de débit des fluides - Calcul de Serreur dans une section du canal, soit les mesures de niveau d’eau aux
limite sur une mesure de débit. deux extrémités d’un bief. Dans le premier cas, on utilise une
seule station de jaugeage. Dans le second cas, il faut une sta-
tion de jaugeage jumelée et l‘on adopte une procédure diffé-
IS0 7066, Mesure de débit des fluides dans les conduites fer-
mées - Ëvaluation des erreurs limites dans l’étalonnage et Suti- rente pour déterminer la relation hauteur-débit. Dans le cas
lisation des dispositifs de mesure du débit - Partie 7 : Courbes d’une station de jaugeage étalonnée par exploration du champ
des vitesses, la relation hauteur-débit est déterminée à partir
d’étalonnage linéaire. 1 )
des mesures de hauteur prises sur place et des débits corres-
pondants; l’étalonnage ainsi établi n’est valable qu’aussi long-
ISO/TR 7178, Ëtude de Serreur globale dans la mesure du débit
temps que les caractéristiques du bief ne se trouvent pas modi-
par les méthodes d‘exploration du champ des vitesses. 1)
fiées de manière appréciable. Du fait qu’une rivière évolue con-
tinuellement, ses caractéristiques sont sujettes à des change-
WMO no 49, Organisation météorologique mondiale - Régle-
mentations techniques. ments qui risquent d’affecter l’étalonnage. Ces changements
peuvent se produire graduellement du fait des phénomènes très
WMO no 168, Organisation météorologique mondiale - Guide lents d’affouillement ou d’alluvionnement ou ils peuvent se pro-
en matière de pratiques hydrologiques. duire brusquement du fait de modifications du chenal. Par ail-
1) Actuellement au stade de projet.
IS0 1100/2-1982 (F)
leurs, des changements de nature temporaire peuvent être où
occasionnés par la croissance et le dépérissement des plantes
aquatiques, par la formation et la rupture de la calotte de glace est la hauteur d‘eau moyenne au-dessus du zéro de
ou par l’accumulation de débris. II est donc indispensable de l’échelle;
surveiller continuellement la relation établie entre hauteur et
debit de manière à s’assurer de sa validité et à pouvoir réétablir
qi est le débit dans la ibme portion.de profil en travers;
cette relation lorsqu’il s‘avère qu’elle s’est trouvée affectée de
-
manière appréciable par les changements qui ont pu se pro-
zi est le niveau d’eau moyen de la ibme portion de profil en
duire.
travers correspondant au débit qi;
Q est le débit total et égal à la somme Zq;;
6.1.2 Selon la stabilité du chenal, on peut classer la relation
hauteur-débit comme étant stable ou instable. Selon la défini-
bi est la largeur de la ibme portion de profil en travers;
tion acceptée, un chenal stable est un chenal dont la géométrie
et les caractéristiques de frottement du lit et des rives restent
di est la profondeur de la ibme portion de profil en travers;
constantes avec le temps. Inversement, un chenal instable est
donc un chenal dont la géométrie et les caractéristiques de frot-
-
vi est la vitesse moyenne dans la ibme portion de profil en
tement varient avec le temps, c‘est-à-dire que le chenal Iui-
travers.
même est variable. Toutefois, dans n‘importe quel bief, qu’il
soit stable ou instable, un phénomène transitoire naturel ou
Une représentation schématique de la méthode est donnée sur
artificiel quelconque risque d’affecter le rapport existant effecti-
la figure 1.
vement entre la hauteur et le débit au moment où il se produit.
L-
II est donc possible qu’un chenal stable se comporte comme un
bief instable. Dans tous les cas, l’instabilité dans une relation de 6.2.3 II convient de tracer à la main une courbe régulière au
hauteur-débit résulte des conditions variables de l’eau arrêtée travers des nuages de points de données pour détecter les
pour un débit donné au site de jaugeage concerné et ceci est
points qui risquent d‘être erronés. Dans le cas d‘un seul con-
vrai également pour les changements de la vitesse d’approche
trôle, on peut généralement exprimer la relation au moyen
moyenne à une hauteur donnée du fait des conditions d’instabi-
d‘une courbe de puissance selon l‘équation Q = C (h + u)B
lité se produisant en amont du site de jaugeage quoique l’effet
(voir annexe A). Dans le cas d‘un contrôle multiple, il est possi-
ainsi remarqué soit une manifestation secondaire plutôt que pri-
ble que l‘on doive exprimer la relation au moyen de plusieurs
maire.
courbes de puissance avec des inflexions et inversions de la
courbe indiquant les changements résultant de l‘influence d’un
Dans toutes les circonstances où l’eau arrêtée est variable à un
contrôle ou d’un autre. Si l’on a corrigé les mesures de hauteur
débit donné un chenal stable fournira une relation hauteur-
pour qu‘elles correspondent à un zéro coïncidant avec la hau-
débit stable lorsqu’il est possible d’inclure en tant que paramè-
teur où le débit devient nul, dans ce cas sur un papier logarith-
tre dans la relation de débit la ligne d’eau dans le bief en ques-
mique double, la relation entre (h + U) et Q donnera un tracé
tion.
en ligne droite ou une série de lignes droites et autrement la
relation entre h et Q donnera le tracé d’une courbe.
6.2 Relation hauteur-débit stable
6.2.4 II convient de définir la courbe au moyen d‘un nombre
suffisant de mesures réparties de manière appropriée sur toute
6.2.1 La relation entre hauteur et débit s‘obtient au moyen de
la plage des niveaux d’eau. Ce nombre de mesures dépendra de
x- mesures visant à établir la corrélation entre les mesures de débit
la plage qu‘il faut couvrir, de la forme de la courbe et de I’exacti-
et les observations correspondantes de hauteur. Cette corréla-
tude souhaitée mais il est souhaitable d’effectuer des mesures à
tion peut s’obtenir manuellement en combinant des moyens
intervalles plus serrés aux extrémités inférieure et supérieure de
graphiques et mathématiques ou en faisant appel aux techni-
la plage. L‘exactitude que l’on obtient est donnée par la valeur
ques de l‘ordinateur (voir annexe A).
de d’erreur-type de la relation moyenne)) (voir chapitre 8) et si
l’on considère que cette valeur est inacceptable, il convient
d’effectuer un plus grand nombre de mesures de débit.
6.2.2 L‘expression la plus simple de la relation hauteur-débit
est un tracé sur papier à graphiques comportant des divisions
arithmétiques où les débits sont tracés selon l‘axe des abscisses
6.2.5 II convient d’examiner la courbe au point de vue hysté-
alors que les hauteurs correspondantes sont indiquées selon
Bi. Dans la mesure du possible, les mesures
résis (voir annexe
l’axe des ordonnées. Du fait que le débit varie parfois d‘un
doivent être prises à une hauteur stable mais, dans le cas con-
ordre de grandeur à un autre en passant par des ordres intermé-
traire, il convient d’indiquer au moyen de symboles distinctifs
diaires, il est parfois plus commode de tracer la relation sur du
les mesures prises lorsque la hauteur monte ou baisse. Dans la
papier simple ou double avec divisions logarithmiques. La hau-
plupart des stations de jaugeage, on s’apercevra qu‘il y a une
teur employée pour le tracé doit être la hauteur moyenne pon-
tendance pour qu‘un jaugeage effectué en période de crue
dérée durant la période de mesure de débit selon le calcul fourni
donne un débit plus important qu‘un jaugeage effectué à la
par les équations
même cote, mais en période de décrue. De ce fait, les mesures
de hauteur effectuées en crue se trouvent généralement
au-dessous et les mesures de hauteur effectuées en décrue
généralement au-dessus d‘une courbe établie pour des condi-
tions de hauteur stable. Dans le cas des chenaux stables, on
peut généralement adopter une courbe moyenne.
IS0 1100/2-1982 (FI
6.2.6 II convient d‘obtenir l’équation pour la courbe ou de trai- facteurs à la fois. II est possible aussi que l‘on puisse faire face
effectivement au problème de la croissance de la végétation en
ter la courbe comme étant un relevé purement graphique.
procédant de la manière décrite en 6.3.1, mais là où le problème
L’équation peut être calculée mathématiquement selon la pro-
est dû au fait que l’afflux d‘un tributaire ou de tributaires pro-
cédure des moindres carrés (voir annexe A). Autrement, l’ordi-
nateur peut préparer les équations hauteur-débit directement à duit des quantités d’eau de retenue variables, il faut mesurer les
pentes de la ligne d’eau tout en procédant à des mesures de
partir des données de jaugeage mais il est encore recommandé
hauteur au site de jaugeage.
d’établir le tracé des jaugeages pour pouvoir le vérifier au préa-
lable afin de déterminer s‘il convient de les diviser en différentes
II ne faut utiliser les techni-
plages pour un traitement distinct. où un système de régulation artificielle détermine
Dans les biefs
ques d’informatique que là où l’on peut dire que les mesures de
la profondeur d’écoulement aux fins de la navigation, il est pos-
débit ont un poids connu.
sible que les pentes de ligne d’eau soient extrêmement faibles,
notamment en dessous du débit moyen et qu’il soit impratica-
ble d’utiliser les méthodes conventionnelles d’évaluation de
6.3 Relation hauteur-débit instable
débit en employant la pente de la ligne d’eau comme paramè-
tre. L‘une des solutions possibles alors, et elle est généralement
complexe, consiste à étalonner la structure régulatrice contrô-
6.3.1 Chenaux instables
lant le bief mais la présence du trafic fluvial et les effets produits
par les manœuvres fréquentes des écluses introduisent des pro-
Dans les chenaux instables, la géométrie du chenal et les carac-
blèmes supplémentaires et, de toute manière, l‘étalonnage de la
téristiques de frottement et, de ce fait, les caractéristiques de
plage inférieure de débits serait nécessairement une hypothèse
contrôle, varient continuellement avec le temps de même que la
théorique là où les vitesses du bief seront probablement large-
relation hauteur-débit en un point donné du chenal. Ces varia-
ment au-dessous de la limite inférieure d’étalonnage des mouli-
tions du contrôle se manifestent tout particulièrement durant et
nets et où la fuite non mesurable au-delà des joints de vanne de
après les périodes d’inondation, par temps de gel et durant les
déversoir est alors importante par rapport au débit total.
périodes de croissance et de dépérissement des herbes aquati-
ques dans les chenaux qui ont tendance à être envahis par la
Lorsqu’un tel déversoir comporte un grand nombre de vannes
végétation. Dans un grand nombre de cas de ce genre, il est
de différentes sortes et de différentes dimensions, il peut y
possible de parvenir à des évaluations acceptables du débit
avoir un nombre considérable de permutations et de combinai-
durant les périodes où il n’est pas possible de prendre des
sons d’ouvertures de vanne susceptibles de maintenir le même
mesures réelles en procédant de la manière suivante : tous les
niveau dans le cours supérieur à un débit donné. En même
débits mesurés sont indiqués sur le graphique en fonction des
temps, la supposition que le débit d’un nombre quelconque de
hauteurs correspondantes et chaque point est étiqueté dans
vannes situées de manière aléatoire parmi un groupe de vannes
l’ordre chronologique. On examine alors comment se répartis-
de même type correspondra au débit théorique d’une vanne
sent les points en cas de détarages du système de contrôle en
typique multiplié par le nombre de vannes identiques ouvertes
ce qui concerne l‘ordre chronologique et, à condition de possé-
peut fort bien s’avérer manifestement erronée notamment lors-
der suffisamment de valeurs mesurées, il est possible de tracer
que l‘ouverture partielle des vannes est autorisée car ceci ne
des courbes régulières pour les périodes où il n’y a peu ou prati-
tient pas compte des changements relatifs de l‘interférence
quement pas de détarage et à partir de ces courbes on peut
hydraulique entre les vannes. Dans le cas des systèmes de
alors évaluer les débits selon le contexte chronologique correct
déversoir comprenant des éléments obliques ou dans l’aligne-
dans l’année hydraulique en question. Lorsque la croissance de
ment de l’axe du chenal d’approche, le problème risque de se
la végétation est une cause d’instabilité, l’effet général est sai-
trouver aggravé par la présence de pentes d’eau d’amont et
sonnier. Durant la saison de croissance, les plantes aquatiques
d‘eau d‘aval importantes le long de la ligne d’eau du déversoir,
augmentent graduellement le frottement et réduisent la portée
~
de sorte que les niveaux de la ligne d’eau relativement à certai-
du chenal du fait que l‘eau retenue en conséquence exige des
nes vannes particulières ne peuvent être évalués que très
hauteurs de plus en plus élevées pour produire un débit donné.
à moins que l‘on ne mesure simultanément
approximativement,
Au fur et à mesure que les plantes aquatiques dépérissent, on
les niveaux de la ligne d‘eau en un nombre d’endroits suffisant
note l’effet inverse. Après une inondation et à mesure que la
le long du déversoir.
nouvelle végétation s’établit, la grandeur des corrections néga-
tives de détarage du système de contrôle à appliquer à un
tarage de base (effet de l’eau de retenue) augmentera de nou-
Pour l’étalonnage sur place des déversoirs de régulation, là où
veau. les limitations pratiques de la situation et des méthodes disponi-
bles pour la mesure indépendante du débit restreignent I‘éta-
lonnage à un nombre relativement faible de débits sélectionnés
6.3.2 Biefs instables
dans les limites de la plage opérationnelle du déversoir, il est
inévitable que l’on doive formuler certaines hypothèses concer-
Quoique la géométrie et les caractéristiques de frottement du nant la correspondance hydraulique s’établissant entre les dif-
chenal dans un bief de mesure puissent être stables en elles-
férents types de vannes de déversoir et une partie très impor-
mêmes, il n‘existera pas un rapport simple et invariable entre la tante de la procédure d’étalonnage consistera donc à identifier
hauteur et le débit si les caractéristiques du chenal ne détermi- les séquences types d’ouverture et de fermeture des vannes du
nent pas dans l’ensemble la profondeur d’écoulement pour un
déversoir et à faire en sorte que celles-ci soient respectées
débit donné. Une telle perte du contrôle d’ensemble, du fait des durant l‘étalonnage mais aussi par la suite en tant que procédu-
conditions anormales affectant l‘eau de retenue, peut résulter res d’exploitation habituelles. D‘une manière générale, de telles
de la croissance de la végétation, de l’afflux d’eau en prove- procédures types dépendront essentiellement de la conception
nance de tributaires en aval, d’une régulation artificielle en aval,
structurale et hydraulique du déversoir et des exigences asso-
de l’influence de la marée, de la glace ou de plusieurs de ces
ciées à l’exploitation et à l’environnement mais, dans certaines
IS0 1100/2-1982 (FI
La fréquence des changements affectant les relations hauteur-
circonstances, l‘intérêt de l‘hydrométrie sera sans doute suffi-
samment important pour justifier l’adoption à la fois de concep- débit du fait de modifications affectant les conditions de con-
tions hydrauliques et de procédures d’exploitation particulière- trôle et l’ordre de grandeur de ces changements dépendent
ment favorables à l’évaluation uniforme des débits. généralement des conditions climatiques, topographiques,
géologiques, végétales et pédologiques existant dans la vallée
Dans les biefs stables par ailleurs, mais sujets à l’influence de la ou dans la région où s’écoule le cours d’eau. Toutefois, la
marée seulement durant la période des grandes marées, il est cause primaire de changement est généralement l’affouillement
parfois possible de définir un rapport stable entre la hauteur et ou l’envasement du chenal résultant de vitesses et/ou de débits
le débit en procédant à des mesures de débit seulement au d’eau élevés. Les conditions de détarage du système de con-
moment de la marée basse mais l’emploi d’une telle relation doit
trôle sont parfois d’une telle complexité qu‘il est difficile d’anti-
se limiter aux évaluations du débit au moment de la marée ciper les changements qui peuvent se produire ou d’analyser
basse. D’une manière générale, dans le cas des biefs réglés et positivement les changements qui se sont produits.
pour les biefs affectés par les marées, la solution peut consister
à utiliser les méthodes faisant appel aux ultrasons (acoustiques) II n’existe aucune solution satisfaisante qui pourrait remplacer
et autres pour la mesure continue de la vitesse moyenne à la les mesures de débit lorsqu’il s‘agit de définir les corrections de
section mouillée de jaugeage. détarage durant les périodes de détarage du système de con-
trôle notamment pour les valeurs maximales des hauteurs. II
Lorsqu‘un bief instable contient un chenal instable, les effets
convient donc de faire tout le nécessaire pour obtenir des
des détarages de contrôle sur la relation entre hauteur, pente
mesures de débit aux extrêmes de la hauteur. De même, rien ne
de ligne d’eau et débit seront manifestes tout comme pour la saurait remplacer l’expérience et la connaissance de la sensibi-
relation hauteur-débit dans un chenal instable lorsque celui-ci lité de contrôle lorsqu‘il s’agit d’analyser le relevé hauteur-débit
&.
en utilisant les corrections de détarage du système de contrôle
n’est pas sujet à une retenue d‘eau anormale et la validation des
courbes de la relation en fonction du temps s’effectuerait selon pour la détermination de débit.
la procédure décrite en 6.3.1.
6.3.2.2 Détarage du système de contrôle du fait du gel
6.3.2.1 Contrôles de détarage
Lorsque les températures sont très basses, une calotte de glace
se forme sur les cours d‘eau au début de l’hiver et l’on note une
L’expression contrôle de détarage telle qu’elle est employée
décrue générale de l’écoulement de ceux-ci jusqu’au moment
ordinairement dans le contexte de la mesure du débit dans les
où commence la montée des eaux au printemps. L‘effet de la
chenaux a trait à la situation qui se produit lorsque les relations
glace sur la relation hauteur-débit est lié essentiellement au
hauteur-débit ne restent pas permanentes mais varient de
régime glaciaire et à l‘épaisseur de la glace tandis que I’exacti-
temps à autre, soit graduellement soit de manière soudaine, du
tude du calcul dépend essentiellement du moment choisi pour
fait de changements affectant les caractéristiques physiques
les mesures de débit et de leur fréquence. Les mesures de débit
qui constituent le contrôle pour la station.
doivent être effectuées avant et après la formation de la calotte
de glace pour déterminer la réduction initiale du débit, à inter-
Une courbe hauteur-débit conservera sa forme initiale seule-
valles appropriés pour définir la décrue de l’écoulement sous la
ment aussi longtemps que les éléments qui constituent le con-
calotte de glace et avant et après la rupture de la glace pour
trôle conservent leurs caractéristiques physiques initiales ou
déterminer à quel moment la relation entre la hauteur de l’eau
aussi longtemps que les changements des caractéristiques se
découverte et le débit devient applicable. On mesurera I’épais-
compensent mutuellement en ce qui concerne l‘effet qu‘ils pro-
seul de glace chaque fois que l’on procède à une mesure de
duisent sur la hauteur d’eau à la jauge. L‘effet d’un détarage du
débit.
-
système de contrôle aboutit généralement à un changement de
hauteur pour un débit donné ou, vice versa, à un changement
Les méthodes employées pour calculer les débits journaliers
du débit indiqué par le tarage pour une hauteur donnée. En
sont les suivantes :
conséquence, si différents facteurs comme la croissance de la
végétation ou des plantes aquatiques, l’accumulation de glace
6.3.2.2.1 Hauteurs lues à l’échelle effectives (hauteurs
ou la confluence (eau de retenue) des cours d’eau tributaires
effectives)
qui affectent la permanence de la relation hauteur-débit, occa-
sionnent un changement de hauteur, ces changements des
Les hauteurs lues à l’échelle effectives sont calculées pour cha-
relations hauteur-débit résultant des détarages du système de
que mesure de débit en utilisant la relation hauteur-débit de
contrôle peuvent être considérés comme s’ils résultaient direc-
l‘eau découverte. Les hauteurs lues à l’échelle effectives sont
tement de l‘affouillement ou de l’envasement ou d’autres chan-
gements normaux des caractéristiques physiques du lit ou des alors indiquées sur un hydrogramme des valeurs moyennes
journalières et l’on obtient par interpolation un hydrogramme
rives du cours d’eau. Si les mesures de débit indiquent que la
des valeurs des hauteurs à l’échelle effectives entre les mesures
relation hauteur-débit a changé par rapport à une définition
antérieure, il est possible d’utiliser les corrections de détarage de débit en se basant sur I’hydrogramme des hauteurs. Les
débits moyens journaliers doivent être calculés en utilisant les
du système de contrôle (addition ou soustraction relativement à
hauteurs lues à l‘échelle effectives et la relation entre la hauteur
la hauteur de jauge) ou de modifier le relevé de hauteur de jauge
et le débit de l’eau découverte.
de manière à ce que la hauteur effective à l’échelle concorde
avec le tarage et le débit mesuré. Lorsque le relevé de hauteur
de jauge est modifié, il est important que l‘intégrité de relevé de
6.3.2.2.2 Eau de retenue
hauteur soit maintenue. II est possible d‘appliquer les correc-
tions de détarage du système de contrôle avec le temps et/ou la On calcule pour chaque mesure de débit la différence de hau-
hauteur. teur entre la hauteur lue à l’échelle effective et la hauteur enre-
IS0 1100/2-1982 (FI
6.3.2.2.7 Courbe de décrue
gistrée (eau de retenue). Les valeurs de l’eau de retenue entre
les mesures de débit sont obtenues par interpolation en se
Les grands cours d’eau, notamment les cours d‘eau possédant
basant sur la température ambiante, l’épaisseur de la glace ou
une accumulation importante dans un lac, peuvent manifester
sur d‘autres données hydrologiques. On détermine alors les
une forme de décrue semi-logarithmique à partir du moment où
hauteurs lues à l’échelle effectives en soustrayant l‘eau de rete-
une calotte de glace se forme jusqu’à la rupture de la calotte de
nue des hauteurs lues à l‘échelle moyennes journalières, Les
débits moyens journaliers doivent être calculés en utilisant les glace. La formule mathématique générale de l’équation est la
hauteurs lues à l‘échelle effectives et la relation hauteur-débit suivante :
de l‘eau découverte.
6.3.2.2.3 Eau de retenue modifiée
où
On utilise les mesures de débit pour calculer K dans la relation :
Q2 est le débit au temps t2;
B = K log Q,/Q
est le débit au temps tl;
Ql
où
K est la constante de décrue:
B est l‘eau de retenue en unités de hauteur appropriées;
At est l‘intervalle de temps écoulé (t2 - tl).
K est la constante;
Si la pente de la courbe de décrue (KI est invariable d’année en
année, il est possible d’utiliser une seule mesure de débit pour
Q, est le débit équivalent exempt de glace découlant de la
définir la décrue. On doit utiliser les débits moyens journaliers
relation hauteur-débit;
pour calculer l’équation de décrue ou établir un tracé graphique
semi-logarithmique.
Qi est le débit lors de la formation de la glace.
6.3.2.2.8 Courbe de tarage hivernal
On obtient la valeur de K par interpolation entre les mesures de
débit et la valeur de B calculée pour chaque jour au moyen de
Certains cours d’eau, notamment les plus gros, ont parfois un
l‘équation. Les débits moyens journaliers doivent être calculés
régime glaciaire qui est tellement consistant d’un hiver à l’autre
comme indiqué en 6.3.2.2.2.
qu’il est possible de définir une relation hivernale hauteur-débit.
Une fois que l’existence d’une telle relation a été vérifiée au
6.3.2.2.4 Relation entre hauteur lue à l‘échelle et eau de
moyen d’une mesure de débit, les débits moyens journaliers
retenue
doivent être calculés à partir de la relation hauteur-débit hiver-
nale et des hauteurs lues à l’échelle.
Les mesures de débit servent à déterminer la relation existant
entre la hauteur lue à l‘échelle et l’eau de retenue, l’eau de rete-
II est possible qu’une ou plusieurs des méthodes de calcul
nue étant calculée comme dans 6.3.2.2.2. Si la relation est rai-
ci-dessus s‘avèrent satisfaisantes pour le calcul du débit moyen
sonnablement bien définie, il est possible de calculer les valeurs
journalier sous la calotte de glace à une station de jaugeage par-
journalières d’eau de retenue en utilisant la hauteur lue à
ticulière. II conviendrait de tester plusieurs méthodes et d’adop-
l’échelle moyenne journalière. Les débits moyens journaliers
ter la méthode donnant les meilleurs résultats en tant que
doivent être calculés comme en 6.3.2.2.2.
méthode type pour la station de jaugeage.
6.3.2.2.5 Débit corrigé
6.3.3 Évaluation impliquant la pente de ligne d‘eau
(chute d‘eau)
On calcule les débits d‘eau découverte équivalents d’après les
hauteurs lues à l’échelle et la relation hauteur-débit d’eau
Dans le cas des biefs instables, il faut pour pouvoir évaluer la
découverte et l’on prépare un hydrogramme de débit. Les résul-
relation hauteur-débit, posséder, en outre, la valeur de la chute
tats des mesures de débit sont indiqués sur cet hydrogramme
entre deux jauges de référence situées à l’intérieur du bief en
et l‘on interpole un hydrogramme des débits journaliers entre
question dont l’une est la jauge de référence de la station de
les mesures de débit en se basant sur un hydrogramme de
jaugeage.
débits équivalents d’eau découverte. Les débits moyens doi-
vent être déterminés directement à partir de I’hydrogramme en
Le relevé sur un graphique des observations hauteur-débit en
question.
fonction de la valeur de la chute pour chaque observation révè-
lera si la relation est affectée par la pente variable à toutes les
6.3.2.2.6 Débit interpolé hauteurs ou si elle est affectée seulement lorsque la chute
tombe en dessous d’une certaine valeur. En l’absence de toute
Les débits moyens journaliers doivent être déterminés par inter- régulation du chenal, le débit serait constamment affecté par la
chute et la correction s‘applique de la manière indiquée dans la
polation directe, généralement linéaire ou linéaire logarithmi-
méthode à chute constante (voir annexe Cl. Lorsque le débit
que, entre les valeurs de débit obtenues par mesurage. L‘inter-
n‘est affecté que si la chute tombe en dessous d’une valeur par-
polation peut être modifiée grâce à l’emploi des relevés de tem-
pérature ambiante et du relevé de hauteur, ces dernières don- ticulière, on applique la méthode à chute normale (voir
annexe Cl.
nées permettant une interprétation plus exacte.

IS0 1100/2-1982 (F)
7.1.3 Un exemple du test «I» de Student (test 1) est donné
6.4 Extrapolation de la relation hauteur-débit
dans l’annexe A (voir tableau 5).
II est souhaitable de ne pas appliquer une courbe hauteur-
débit ailleurs que pour la plage d’observations sur laquelle elle
7.1.4 Tests de déviation pour les chenaux instables
est basée. Si toutefois des estimations de débit (écoulement)
(tests 2 et 3)
sont nécessaires, il convient de les identifier ainsi en tenant
compte de la portée, du nombre et de la qualité des observa-
Dans le cas des chenaux stables où le contde est uniforme et
tions qui ont été effectuées, des caractéristiques naturelles de
reste inchangé, il sera possible d’adapter une courbe mathéma-
la station de jaugeage et des conditions de débit (d‘écoule-
tique de la manière expliquée dans le chapitre 6. Plus fréquem-
ment) en fonction du temps. On ne peut pas vraiment se fier à
ment, même dans un chenal stable, là où la courbe doit être tra-
l‘extrapolation au-delà de la plus basse des valeurs observées
cée selon une estimation visuelle, par exemple, lorsque la sec-
(voir annexe D).
tion n’est pas uniforme, les tests décrits pour les chenaux insta-
bles s’avèreront également nécessaires.
6.5 Tableau de tarage
7.1.5 Dans le cas des chenaux instables naturels, des contrô-
les différents se manifestent à différentes hauteurs au cours de
II est possible de préparer directement un tableau de tarage à
différentes années de sorte que l’on a non seulement des cour-
partir de la courbe ou des courbes hauteur-débit ou à partir de
bes différentes l‘une de l’autre pour la baisse des eaux et la
l‘équation ou des équations de la courbe (des courbes) où les
montée des eaux et qui sont différentes d’année en année mais
débits correspondant aux hauteurs figurent dans l’ordre crois-
L aussi des inflexions et des discontinuités résultant des détara-
sant et à intervalles convenables pour permettre le degré
ges du contrôle à une certaine hauteur. La quantité excessive
d‘interpolation souhaité. On peut le faire commodément au
de travail qu’impliquerait l‘ajustement de courbes extrêmement
moyen d’un programme d‘ordinateur en utilisant la relation
composites exclut la possibilité de les utiliser en pratique. II faut
hauteur-débit. II peut être utile toutefois de programmer les
donc tracer les courbes de montée des eaux et de baisse des
données pour l’évaluation par l’ordinateur en utilisant les équa-
eaux qui sont les mieux ajustées en procédant à une estimation
tions hauteur-débit sans avoir recours à un tableau de tarage.
visuelle et celles-ci doivent être donc testées séparément pour
les différentes sections entre les détarages de contrôle pour
l‘absence de déviation et pour la bonne concordance.
7 Méthodes d‘essai des courbes
hauteur-débit
7.1.6 Pour l’absence de déviation, on connaît deux tests. L‘un
de ces tests consiste à tester la courbe pour s’assurer qu‘elle
satisfait aux exigences fondamentales selon lesquelles on
7.1 Les courbes doivent exprimer invariablement la relation s’attend à ce qu‘un nombre à peu près égal de points se trou-
hauteur-débit de manière objective et, donc, doivent être vent au-dessus et en dessous d‘une courbe non déviée de sorte
essayées pour s’assurer de l‘absence de déviation et de la que les écarts soient seulement ceux qui sont dus à des fluctua-
bonne qualité de la concordance dans les périodes s’écoulant tions aléatoires (test 2). Dans l’autre, le test vise à établir que la
entre les détarages du contrôle ainsi que pour les détarages du somme algébrique des écarts sous forme de pourcentages des
contrôle. On trouvera également dans l‘annexe A les méthodes débits observés par rapport à une courbe non déviée ne devrait
permettant de localiser les détarages du contrôle dans les cour- pas différer d’une manière appréciable de zéro et le test con-
bes hauteur-débit résultant soit de changements physiques des
siste à comparer la moyenne des écarts sous forme de pourcen-
caractéristiques du chenal, soit de changements se produisant tages à l’erreur-type (test 3).
avec le temps.
7.1.7 Test de bonne concordance (test 4)
7.1.1 Test de déviation pour contrôler les jaugeages
Pour la bonne concordance, on emploie un test pour vérifier
(test 1)
que le changement de signe des écarts (c‘est-à-dire la valeur
observée moins la valeur attendue d’après la courbe) est aussi
Aussi longtemps que les jaugeages de contrôle se situent dans
probable qu‘un non changement de signe. Ce test aide aussi à
la bande d’erreur limite Se du graphisme sans déviation signifi-
détecter les détarages du contrôle à différentes hauteurs
cative, on peut considérer que la relation hauteur-débit établie
(test 4).
est valable. On recommande un test comme le test «t» de Stu-
dent pour décider si les jaugeages de contrôle peuvent être
7.1.8 II est aussi important pour l’analyste d’essayer de com-
acceptes comme faisant partie de l’échantillon homogène
prendre pourquoi les mesures suivent un tel tracé sur la relation
d’observations pour établir la courbe hauteur-débit. Un tel test
hauteur-débit, plutôt que d‘appliquer certains essais statisti-
indiquera si oui ou non la relation hauteur-débit exige un nou-
ques. L‘analyste doit examiner ce qu’il est devenu des caracté-
veau calcul ou s’il convient de réétalonner la section.
ristiques de contrôle du cours d‘eau pour pouvoir comprendre
pourquoi les diverses mesures suivent un tel tracé.
7.1.2 Lorsqu‘on effectue un test quelconque de déviation, les
jaugeages de contrôle doivent porter sur une période de temps 7.2 Les tests recommandés en 7.1 .I, 7.1.4 et 7.1.7 sont
homogène comme, par exemple, l‘année hydrologique ou une décrits en détail dans l’annexe A avec des exemples expliquant
saison d‘hiver ou d‘été. leur application.
IS0 1100/2-1982 (FI
Le calcul de S,, (.YQ) pour chacune des 32 observations part de
8 Erreur limite dans la relation hauteur-débit
l'équation de A.3.2.4 comme suit :
et dans une mesure de débit continue
0,351 2 1112
Pour l'observation no 1, S,, = t Se (& +
8.1 Différentes méthodes permettant d'évaluer les erreurs
limites de la relation hauteur-débit, ainsi que le débit moyen
journalier, le débit moyen mensuel et le débit annuel sont don-
= 6,2 x 0,313
nées dans l'annexe A (voir A.3). Le présent chapitre fournit
quelques exemples de la marche à suivre. 1)
= 1,94%
8.1.1 Exemples de calcul pour Se et S,,
Pour l'observation no 18, = t Se
En utilisant la classification de la courbe hauteur-débit du
= 6,2 x 0,177
pour la courbe dans la figure 2, la classification
tableau 1
requise pour Se et S,, est donnée dans le tableau 3 où les loga-
= & 1,l %
rithmes sont à base 10.
0,518 3 112
Se d'après l'équation A.3.2.3 ai donne
Pour l'observation no 32, S,, = t Se (A + -) 5,266 5
= 6,2 x 0,360
= tr 2.23 %
NOTES
= 2 x 0,014 14 x 2,3 x 100
1 Les valeurs S,, du tableau 3 ont été calculées par un programme
d'ordinateur et peuvent donc s'écarter légèrement des valeurs
= f 6,2 %
ci-dessus.
Se d'après l'équation A.3.2.3 b) donne
2 L'équation S,, = Se donne S,, = 6,2 = 1,l %
- -
fl a
Se = t (x!!$!y2
ce qui correspond à la valeur de log h + a = - 0,211 45
8.1.2 Exemple de calcul pour l'erreur limite du débit
= 2 x 0,013 5 x 2,3 x
moyen journalier Xd,
= & 6.2 % Le calcul se déroule comme suit :
a) Calculer X,, + a) pour chacune des valeurs N de débit,
Se d'après l'équation de A.3, note 6, donne
employées pour calculer la moyenne journalière, d'après
l'équation donnée en A.3.3.6.
291,18 'I2
Se = t (7)
Calculer &,, d'après l'équation donnée en A.3.3.3 (ou
b)
A.3.3.4) en utilisant la valeur appropriée pour XQ (S,,).
= 2 x 3,115
On trouvera dans le tableau 4 un calcul typique des valeurs
= f 6,2 % horaires de débit.
1) Dans l'annexe 3, chapitre A.3, l'analyse statistique prend en considération chaque segment de la courbe de tarage entre points d'inflexion. Ces
2 montre un tel segment. L'analyse statistique convient lorsqu'une transformation logarithmique est
segments sont traités séparément et la figure
possible.
S,,
r
IS0 1100/2-1982 (F)
Annexe A
Courbe hauteur-débit
Après avoir obtenu, sur un papier à divisions logarithmiques, le
A.l Équation hauteur-débit
meilleur alignement des différentes droites définissant la rela-
Pour de nombreux usages, le relevé graphique obtenu en rele- tion, il est possible de traiter le graphique comme étant un
relevé purement graphique ou on peut l’utiliser pour déterminer
vant les débits mesurés sur du papier à graphiques comportant
les constantes de l’équation. Dans ce dernier cas, la constante
des divisions arithmétiques peut suffire mais il est parfois plus
C est représentée par la valeur de Q là où (h + a) est l’unité. La
commode d’utiliser un tracé logarithmique.
constante p est l‘inverse de la pente de la ligne droite que l’on
peut obtenir directement d’après le tracé.
On peut généralement exprimer la relation hauteur-débit à une
station au moyen d‘une équation se présentant sous la forme
Au lieu de la procédure ci-dessus, il est possible d’effectuer
de Q = ChS (où Q est le débit, h la hauteur lue à l‘échelle et C
l‘opération mathématiquement en utilisant la procédure des
et B sont des coefficients) pour toute la plage des débits ou,
moindres carrés pour obtenir l’équation correspondant à la
plus souvent, en utilisant deux équations semblables, ou plus,
meilleure ligne droite passant par les points. Cette opération
ayant trait chacune à une portion de la plage.
peut s’effectuer comme suit :
Si le zéro de la jauge ne coïncide pas avec le débit nul, il faut
II faut d’abord fixer la constante a pour chaque équation soit
appliquer une correction a à h de sorte que l‘équation devienne
sur la base de l’examen des niveaux, soit au moyen d‘un tracé
...