ISO 4365:1985
(Main)Liquid flow in open channels — Sediment in streams and canals — Determination of concentration, particle size distribution and relative density
Liquid flow in open channels — Sediment in streams and canals — Determination of concentration, particle size distribution and relative density
In problems of sedimentation and sediment transport, a knowledge of the concentration and the characteristics of the sediment, such as particle size distribution and relative density, is of great importance. For this purpose, sediment samples are collected by suitable samplers and analysed in a laboratory. The results of the analysis are used in the calculation of sediment load, mean diameter and other characteristics.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Sédiments dans les cours d'eau et les canaux — Détermination de la concentration, la distribution des particules et la densité relative
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION@MEIKjJYHAPOAHAR OPI-AHM3AUMR fl0 CTAHAAPTM3A~MM.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Liquid flow in open channels - Sediment in streams and
6anaIs - Determination of concentration, particle size
distribution and relative density
Sediments dans les cours d’eau et les canaux - Dhtermination de Ia
Mesure de dkbit des fluides dans les canaux dkouverts -
concentration, Ia distribution des particules et Ia densith relative
First edition - 1985-03-15
Ref. No. ISO 4365-1985 (E)
w UDC 627.157 : 531.75
-
Sediments, concentration, determination, density (mass/volume), evaporation, filtration,
Descriptors : open channel flow, Sedimentation,
definitions.
Price based on 30 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
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. 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 part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 4365 was prepared by Technical Committee ISO/TC 113,
Measurement of liquid flow in open channels.
0 International Organkation for Standardkation, 1985
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Contents
Page
........................................................ 1
0 Introduction
......................................... 1
1 Scope and field of application
1
2 References .
1
3 Definitions .
............................................... 2
4 Units of measurement
............................................... 2
5 Properties of Sediment
2
6 Sampling .
2
......................................................
7 Concentration
................................................. 3
8 Particle size analysis
......................................
6
9 Determination of relative density
.................. 6
10 Determination of particle size distribution characteristics
.................................................... 6
11 Data processing.
Annexes
A Determination of the concentration of suspended Sediment by the
7
evaporation method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Determination of the concentration of suspended Sediment by the
8
filtration method using filter Paper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C Determination of the concentration of suspended Sediment by the
9
filtration method using Gooch fritted glass crucibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
D Determination of the particle size distribution of suspended Sediment . . . . . . .
13
E Determination of the particle size distribution of bed load and bed material . . .
28
F Determination of relative density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
G Determination of particle size distribution characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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This page intentionally leff blank
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 43651985 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Sediment in streams and
Liquid flow in open channels -
canals - Determination of concentration, particle size
distribution and relative density
2 References
0 Introduction
ISO 772, Liquid flow measurement in open channels -
In Problems of Sedimentation and Sediment transport, a
Vocabulary and s ymbols.
knowledge of the concentration and the characteristics of the
Sediment, such as particle size distribution and relative density,
ISO 4363, Liquid flow measurement in open channels -
is of great importante. For this purpose, Sediment samples are
Methods for measurement of suspended Sediment.
collected by suitable Samplers and analysed in a laboratory. The
results of the analysis are used in the calculation of Sediment
ISO 4364, Liquid flow measurement in open channels - Bed
load, mean diameter and other characteristics.
ma ferial sampling.
1 Scope and field of application
3 Definitions
This International Standard specifies methods for the deter-
mination of the concentration, particle size distribution and
For the purpose of this International Standard, the definitions
relative density of Sediment in streams and canals.
given in ISO 772, together with the following, apply.
The detailed methods of analysis are set out in annexes. An-
3.1 bed load : The Sediment in almost continuous contact
nexes A, B and C deal with the determination of suspended
with the bed, carried forward by rolling, sliding or hopping.
Sediment concentration by evaporation and filtration. Annexes
(See figure 1.1
D and E deal with particle size analysis of suspended Sediment
and bed load and bed material Sediment respectively. Annex F
3.2 bed material : The material, the particle sizes of which
deals with the determination of the relative density of Sediment,
are found in appreciable quantities in that part of the bed af-
and annex G with the determination of particle size distribution
characteristics. fected by transport.
Along the bed - Bed load
Total load (transport)
Bed material load
Total load (origin) In Suspension
l
Suspended load
Wash load - In Suspension
Figure 1 - Definition Sketch
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 4365-1985 (EI
3.3 bed material load : That patt of the total Sediment Since particles of natura1 Sediment are of irregular shape, a
Single length or diameter has to be Chosen to characterize the
transported which consists of the bed material and the rate of
size. Four such diameters, i.e. nominal diameter, projected
movement of which is governed by the transporting capacity of
the channel. (See figure 1.) diameter, Sedimentation diameter and sieve diameter, are used
for different particle sizes or purposes (for example, sieve
diameter for coarse and medium particles, Sedimentation
sphere of the
34 . nominal diameter : The diameter of a
diameter for fine particles which are not usually separated by
same volume as the given particle.
sieves). The nominal diameter has little significance in Sediment
transport, but is useful in the study of sedimentary deposits.
3.5 projected diameter : The diameter of a circle which just
encloses the projected image of a particle when viewed in the
5.3 Bulk characteristics
plane of maximum stability.
As Sediments consist of large numbers of particles differing in
size, shape, relative density, settling velocity, etc., it is essential
3.6 Sediment concentration : The ratio of the mass or
to find some Parameters that tan represent the characteristics
volume of dry Sediment in a water-Sediment mixture to the total
of the group of particles as a whole. Therefore, a Sample of
mass or volume of the Suspension.
Sediment is usually divided into classes according to
characteristics (size, settling velocity, etc.) and the percentage
3.7 Sedimentation diameter : The diameter of a sphere
by mass of the total in each class is determined for the par-
having the same relative density and terminal settling velocity
ticular characteristic. Frequency distribution curves may be
as a given particle in the same Sedimentation fluid.
drawn from this data and their Parameters (mean, Standard
deviation, etc.) determined.
h
3.8 sieve diameter : The width of a Square opening throug
which the given particles will just pass.
6 Sampling
3.9 relative density : The ratio of the mass of a given
Samples of suspended Sediment shall be collected as specified
volume of Sediment to the mass of an equal volume of water.
in ISO 4363.
3.10 suspended load : That part of the total Sediment
7 Concentration
transported which is maintained in Suspension by turbulente in
the flowing water for considerable periods of time without con-
tact with the stream bed. lt moves practically with the same
7.1 Suspended Sediment concentration
velocity as that of the flowing water; it is generally expressed as
a mass or volume per unit of time. (See figure 1.1
7.1.1 Methods for determination of suspended
Sediment concentration
4 Units of measurement
7.1.1.1 General
measurement used in this Internation al Standard
The units of
Suspended Sediment concentrations may be determined by the
are those of the International System of Units (SI) and Iitres.
following methods :
a) evaporation method;
5 Properties of Sediment
b) filtration method;
5.1 General
c) hydrometer method (also used for determination of par-
title size).
The transport of Sediment depends as much upon the proper-
ties of the Sediment as upon the hydraulic characteristics of the
flow. The properties of Sediment are defined by individual par-
Although the evaporation method Ca)] requires less time, the
title characteristics and bulk characteristics. filtration method [b)] has the advantage that the fractions col-
lected tan be photographed on the filters and are available for
further examination. However, the filtration method is prone to
5.2 Properties of individual particles
greater loss of material, whereas in the evaporation method,
the ratio of Sample mass to tare mass is small. Therefore, no
Sediment size is the most commonly used Parameter to
hard and fast guidelines tan be provided for their choice, and
designate the properties of individual particles. While the size
each case should be judged on its merits.
of Sediment and its packing directly affect the roughness of the
bed, the settling velocity of the particles characterizes their
7.1 .1.2 Evaporation method
reaction to flow and governs the movement of the Sediment.
This in turn depends upon the relative density, shape and the
size of the particle. The evaporation method is specified in annex A.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 43654985 (EI
7.1 .1.3 Filtration method
7.1.1.3.1 The filtration may be carried out using either filter
Papers in conical glass funnels, or in Gooch, fritted glass or
Alundum crucibles, with the application of a vacuum aspirator
7.1.1.4 Hydrometer method
System to accelerate the passage of the filtrate.
The hydrometer method is specified in annex D, clause D.l. If
The filtration method using filter Papers and funnels is specified
the Sediment concentration is low, however, the hydrometer
in annex 9.
method is not suitable, and an alternative method is suggested
in annex D, clause D.2.
7.1.1.3.2 Gooch crucibles consist of a small porcelain CUP,
with a capacity of approximately 25 ml, which tan be adapted
7.1.2 Expression of concentration
to a vacuum aspirator System. The flat circular base of the
crucible is perforated with openings, each about 0,7 mm in
The concentration of suspended Sediment shall be expressed
diameter. Prior to filtration of a Sample, a small Portion of
as the mass or volume of dry Sediment per unit mass or volume
uniform asbestos fibre slurry should be firmly spread over the
of Suspension.
bottom of the crucible. This layer of asbestos which serves as
the filtering medium should be uniform and provide a complete
cover of the crucible base. This asbestos layering may be
7.2 Bed load transport
assisted by applying a vacuum.
Bed load transport is usually expressed either as dry mass per
The filtration method using Gooch crucibles is specified in
unit of time, or apparent volume (including voids).
annex C.
7.1 .1.3.3
A fritted glass crucible is similar in size and shape to
8 Particle size analysis
a Gooch crucible, but is made of Pyrex glass. The base of the
crucible is fusion fitted with a fritted disc insert available in
three porosity grades koarse, medium and fine). The particular
8.1 Particle size analysis of suspended Sediment
grade should be selected according to the apparent classifica-
tion of Sample material. The method using fritted glass
For the a nalysis of particle size, suspended Sediment may
crucibles is similar to that of Gooch crucibles. However, in this
classif ied in terms of Sedimentation diameter as follows :
method, the asbestos medium is replaced by circular microfibre
glass filter and prefilter discs which should be firmly inserted
a) coarse Sediment, comprising particles of diameter
over the fritted base of the crucible Prior to filtration.
greater than 0,25 mm;
Fritted glass crucibles provide several advantages :
b) medium Sediment, comprising particles of diameter
0,062 to 0,25 mm;
a) the filter discs facilitate the rapid preparation of
crucibles for taring; c) fine Sediment, comprising particles of diameter less
than 0,062 mm.
b) the loss of fine asbestos in the initial filtration is
neglected;
The methods of analysing suspended Sediment of these
c) the porosity of the filter discs is fine, so any loss in
are specif ied in annex D.
Sample material is negligible.
NOTE - In the case of suspended Sediment, grading by particle size
into divisions finer than 0,062 mm is usually not carried out because of
7.1.1.3.4 Alundum crucibles are similar in size and shape to
the unimportante of accurately separating the small amount of solid
Gooch or fritted glass crucibles, but are made of fused
particles that generally exist in Suspension. If, however, closer separ-
aluminium Oxide. There are plain and ignition types, available in
7
ation between the coarse and medium Sediments is required, it may be
three porosities (porous, medium porosity and dense). The par-
carried out by the procedure specified in 8.2 for bed load and bed
ticular type and porosity should be selected according to the
material.
nature of the Sample.
-”
8.2 Particle size analysis of bed load and bed
method of using Alundum crucibles is similar to that using
Gooch or fritted glass crucibles (see annex C). However, Alun-
material
dum crucibles should be used without the addition of a filtering
medium.
For analysis of samples of the bed load or bed material for par-
title size distribution and mean diameter, samples are classified
Arundum . crucibles present four advantages :
broadly into those of diameter greater than, and those of
diameter less than, 0,5 mm. Classification of material in these
a) the pores are fine, so the loss of material through them
two ranges is suitable in the computation of bed load.
is negligible;
b) The methods of analysing bed load and bed material are
the crucibles are light in mass, which facilitates greater
sensitivity in weighing Opera tions; specified in annex E.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 43654985 (El
:
The particle size distribution of Sediment may be determined by has limits of 0,lO mm and 0,08 mm, the percentage of the total
sieving (when particles are all coarse), by a combination of mass of the Sample falling within this size range is tabulated
sieving and settling velocity, or indirectly by measuring particle against the interval and called the frequency of that particular
settling velocities in a column of liquid. lt would be advan- class interval.
tageous to use only one measure of diameter over the entire
For size distribution of coarser material, particularly for the
range of sizes for all Sediments, preferably the Sedimentation
analysis of bed load or bed material, the distribution is obtained
diameter, but this is not practicable since large particles will set-
with unequal class intervals, but for the size distribution of
tle very rapidly in the Sedimentation liquid, causing difficulties
suspended material, a class interval of 0,02 mm is adopted over
in dispersion, and would thus require larger equipment. On the
the range 0,062 to 050 mm. Particles larger than 0,50 mm and
other hand, sieve dimensions and the quantity of material
smaller than 0,062 mm are broadly classified as “class
available will set a limitation on the size of fine particles.
> 0,50 mm” and “class < 0,062 mm” respectively.
Therefore, in practice, the coarser particles of suspended sedi-
ment (diameter greater than 0,25 mm) and the coarser particles
of bed load and bed material (diameter greater than 0,5 mm)
8.3.2 Graphical presentations
are analysed by sieving and all the finer material by sedimen-
tation techniques. This may result in a small abrupt break in the
8.3.2.1 The data from a particle size analysis may be
particle size distribution curve, which may be adjusted by the
presented in three different graphical forms :
use of the following approximate relationship between the
diameters :
a) histograms;
b)
frequency polygons and frequency curves;
= 0,94 D,, = 0,67 Dpd
&d
c) cumulative curves or particle size summation curves.
where
The simplest manner of depicting the results of mechanical
analysis is to prepare a histogram of the data. The diameter, in
is the Sedimentation diameter;
Dsd
millimetres, is usually Chosen as the independent variable, with
the frequency as the dependent variable. In general, the class
is the sieve diameter;
Dsa
intervals are the abscissae, and, above each class, a vertical
D pd is the projected diameter.
rectangle of width equal to the class interval and height propor-
tional to the frequency in the class, is drawn (sec figure 2).
8.3 Expression of particle size distribution
8.3.2.2 In addition to the use of histograms as frequency
diagrams, a common statistical device is to indicate variations
8.3.1 Frequency distribution tables
in frequency by means of a line diagram instead of rectangular
blocks. Such frequency diagrams are called frequency
polygons (sec figure 3).
Frequency distribution tables should be prepared to present the
data from size analyses in an orderly form.
8.3.2.3 Cumulative frequency curves are based on the original
In Order to draw up the frequency distribution, the total range frequency distribution data, and are drawn by plotting or-
of sizes (diameters in millimetres) is divided into intervals, called dinates which represent the total amount of material larger or
the number of which will depend on the smaller than a given diameter. Two types of cumulative curves
“class intervals”,
classes into which the Sample has been divided. The percen- are possible, the “more than” curve and the “less than” curve.
tage of the total mass of the Sample falling within one of these Either may be used, as they provide the same type of infor-
mation (see figure 4).
intervals is tabulated against that interval. Thus, if an interval
Diameter, mm
Figure 2 - Example of a histogram for presentation of
particle size distribution
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 43654985 (EI
0
0,os 0,15 0,25 0,35 0,45 0,55 0,65
Diameter, mm
Figure 3 - Example of a frequency polygon for presentation of
particle size distribution
100
80
60
40
-
20
0
0,061 0,088 0,125 0,177 O,25 0,35
Diameter, mm (log scale)
Figure 4 - Example of a cumulative frequency curve for presentation of
particle size distribution
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 43654985 (EI
not denote the mean o f the variate x,
Thus, the Symbol E does
8.3.3 Basic distribution of bed material
is defined by log e being the mean of log x.
but e
Size distribution of bed material more or less follows
NOTE - The variate x in this case is “D”, the particle size diameter.
logarithmic normal or log normal distribution, i.e. the logarithm
of the variable is distributed normally.
9 Determination of relative density
The cumu distribution function is defined by the
equation :
The method for the determination of the relative density is
specified in annex F.
log X - log E
(O
P bd = @ (~1, with u =
NOTE - From a knowledge of the relative density, the density may be
computed.
Differentiation of the cumulative distribution function leads to :
10 Determination of particle size distribution
P (x) dx = 4~ (~1 du
characteristics
(log X - log EI*
1
=- See annex G.
d(log x)
=P
a@Ti 2 6
r 1
According to the definition
11 Data processing
For both manual and automatic data processing, systematic
Mean (log XI = log E
forms and procedures are ‘required, according to specific
needs.
Variante (log x) = Mean (log X - log 42) = a2
---------------------- Page: 10 ----------------------
Iso 4366-1985 (EI
Annex A
Determination of the concentration of suspended Sediment
by the evaporation method
A.1 Procedure
m4 - m3
A.1.1 Determine the volume of the Sample and the total
mass of the Sample (sediment + watet=) plus bottle kapacity
V
not less than 1 1) to the nearest 0,5 g. Record this mass as the
gross mass.
is the tare mass, in grams, of the bottle;
A.1.2 Allow the Sample to stand undisturbed so that the
Sediment settles out from the Suspension.
is the gross mass, in grams, of the bottle plus Sample;
Decant the sediment-free liquid after it visibly appears to be clear.
is the mass, in grams, of the evaporating dish;
A.1.3 Wash the remaining Sediment from the bottle, by
is the mass, in grams, of the evaporating dish plus
m4
means of a stream of water from a wash-bottle, into a previously
dried Sediment;
weighed evaporating dish. Loosen the Sediment adhering to the
sides of the bottle by means of a rubber-tipped glass rod, ensur-
V is the volume of the Sample.
ing that there is no loss of material during this process.
Determine the mass of the empty bottle after drying, using the
Express the result in appropriate units.
same balance, and record this as the tare mass.
A.1.4 Dry the Sample in the evaporating dish until all visible
A.3 Note on procedure
water is lost. Then heat the contents in an oven at 110 OC until
a reasonably constant mass is obtained.
This method is satisfactory if dealing with coarse Sediment par-
Cool the evaporating dish in a desiccator.
ticles. With finer grained Sediments, the settling time increases
until a Point is reached at which the method becomes imprac-
Weigh the dish and contents to the nearest 0,001 g.
tical. Also, it becomes undesirable to decant liquid from a Point
close to the top of the deposited material, because of the
danger of withdrawing some of the extremely fine particles.
A.2 Expression of results
The transfer of Sediment to an evaporating dish becomes more
Calculate the concentration of suspended Sediment, determin- difficult owing to the relatively large volume of water used for
ing the concentration in relation to the mass, or the volume, of
washing, which may necessitate another settling period. The
the Suspension, from the formula use of flocculating agents will reduce the settling time, but this
introduces additional material and hence requires a correction
m4 - m3
factor which is difficult to assess with precision in routine
estimates.
m2 - ml
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 43654985 (E)
Annex B
Determination of the concentration of suspended Sediment
by the filtration method using filter Paper
B.1 Procedure
B.l.l Determine the volume of the Sample and the total
m4 - m3
mass of the Sample (Sediment + water) plus bottle to the
V
nearest 0,5 g. Record this mass as the gross mass.
BA.2 Weigh the filter Paper to the nearest 0,001 g and
record it as the tare mass of the filter Paper (sec B.3.2).
is the tare mass, in grams, of the bottle;
Fit the filter Paper into a funnel.
is the gross mass, in grams, of the bottle plus Sample;
BA.3 Allow the Sample to stand undisturbed for a period of
time and then pour the water-Sediment mixture into the funnel,
m3 is the mass, in grams, of the evaporating dish and filter
allowing the water to percolate normally (sec B.3.3).
wer;
Pour all the water from the Sample onto the filter Paper, and
of the evaporating dish, filter
rn4 is the mass, in grams,
wash the Sediment adhering to the inside of the Sample bottle
Paper and dried Sediment;
onto the filter Paper by means of a jet of distilled water. Take
special care to ensure removal of dissolved salts.
V is the volume of the Sample.
Weigh the empty bottle, using the same balance, and record it
as the tare mass.
Express the results in appropriate units.
B.1.4 After all the water has passed through the filter, fold
and place the Paper in a previously weighed evaporating dish.
Dry the contents of the evaporating dish until all visible water is
B3 . Notes on procedure
lost, then heat to 110 OC in an oven until a reasonably constant
mass is obtained.
B.3.1 If the water-Sediment mixture is of such a large volume
Remove the evaporating dish and its contents from the oven
that all of it cannot be poured in at the Start of the filtration, it is
and place in a desiccator to cool.
necessary either to add it intermittently or to arrange the ap-
paratus so that it filters automatically. This may be accom-
Weigh the dish, filter Paper and dried Sediment to the nearest
plished by having the bottle which contains the Sample inverted
0,001 g.
with its opening at the desired water elevation in the filter.
B.2 Expression of results
8.3.2 lt is desirable to record the tare mass of the filter Paper
Calculate the concentration of suspended Sediment, determin-
before and after filtration, and it may be dried, if necessary, for
ing the concentration in relation to the mass, or the volume, of
the purpose.
the Suspension, from the formula
m4 - m3 B ,3.3 For very low concentrations, the entire Sample should
be filtered without Sedimentation or decantation.
*2 - ml
---------------------- Page: 12 ----------------------
Annex C
Determination of the concentration of suspended Sediment
by the filtration method using Gooch fritted glass crucibles
Record this mass as the gross mass of the crucible, filtering
C.l Procedure
medium and dried Sediment.
Cl.1 Determine the volume of the Sample and the total
mass of the Sample (Sediment + water) plus bottle to the
C.2 Expression of results
nearest 0,5 g. Record this mass as the gross mass.
Calculate the concentration of suspended Sediment, determin-
ing the concentration in relation to the mass, or the volume, of
c.1.2 Allow the Sample to stand undisturbed for a period of
the Suspension, from the formula
time so that the Sediment settles out from the Suspension.
m4 - m3
Decant as much of the sediment-free water as possible without
disturbing the Sediment.
m2 - *1
or
Wash the remaining water-Sediment mixture into a beaker,
using distilled or deionized water.
m4 - m3
Determine the mass of the empty Sample bottle to the nearest V
0,5 g. Record this mass as the tare mass.
where
c.I.3 Allow the Sediment to settle in the beaker, then, if
ml is the tare mass, in grams, of the bottle;
possible, decant again.
172~
is the gross mass, in grams, of the bottle plus Sample;
m3 is the tare mass, in grams, of the Gooch crucible with
c.I.4 Prepare and insert the appropriate filtering medium,
filtering medium;
oven dry the crucible at 110 OC until a reasonably constant
mass is obtained, cool in a desiccator and determine the mass
m4 is the gross mass, in grams, of the crucible, filtering
of the crucible to the nearest 0,001 g.
medium and dried Sediment;
V
is the volume of the Sample.
C.l.5 Place the crucible in Position in the vacuum System,
wash the water-Sediment mixture from the beaker into the
Express the result in appropriate units.
crucible using distilled or deionized water, and allow to filter.
When filtration is complete, dry the crucible and contents at
C.3 Note on procedure
110 OC until a reasonably constant mass is obtained.
For very low concentrations, the entire Sample may be filtered
without Sedimentation or decantation.
Cool in a desiccator and weigh to the nearest 0,001 g.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 43654985 (EI
Annex D
Determination of the particle size distribution of suspended Sediment
D.l High Sediment concentrations The quantity of the fine Sediment plus dissolved material, in
grams per litre, is given by the formula
D.I.1 Estimation of total suspended load -
CF + C, = (R’ - R) x K
Hydrometer method
where
D.M.1 General procedure
C, is the Sediment concentration, in grams per litre;
If the Sediment concentration is high, the total load tan be
C, is the concentration of dissolved matter, in grams per
measured with sufficient accuracy by using a hydrometer. The
litre;
main advantage of the method is rapidity.
R’ is the hydrometric reading of the Sample;
R is the hydrometric reading of distilled water at the same
After determining the mass and volume of the Sample,
temperature, obtained from the calibration Chart;
vigorously stir it for a few seconds in the original Container
using a “figure-of-eight” motion in Order to obtain a
K is the hydrometer factor for converting the readings to
homogeneous mixture. Introduce the hydrometer into the
grams per litre. (K approximates to 1,9 in general but should
mixed Sample immediately after stopping stirring and take the
be checked with a salt Solution of known concentration.)
reading as soon as possible. The time after whic
...
Norme internationale @ 4365
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION*MEXAYHAPOAHAfl OPrAHH3AUMR no CTAHAAPTM3AUM!A*ORGANISATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Sédiments dans les cours d'eau et les canaux -
Détermination de la concentration, la distribution des
particules et la densité relative
Liquid flow in open channels - Sediment in streams and canals - Determination of concentration, particle size distribution and
relative density
Première édition - 1985-03-15
- LI CDU 627.157:531.75 Réf. no : IS0 4365-1985 (F)
8
Descripteurs : écoulement en canal, sédimentation, sédiments, concentration, détermination, masse volumique, évaporation, filtration,
z
d définition.
(9
8
O
v,
Prix basé sur 30 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 IS0 4365 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
@ Organisation internationale de normalisation, 1985 O
Imprimé en Suisse
II
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Sommaire
Page
O Introduction . 1
1 Objet et domaine d'application . 1
2 Références . 1
3 Définitions . 1
4 Unitésdemesure . 2
5 Propriétés des sédiments . 2
6 Echantillonnage . 2
7 Concentration . 2
8 Analyse de la dimension des particules . 3
9 Détermination de la densité relative . 6
Détermination des caractéristiques de la distribution des particules
10
selon leur dimension . 6
11 Traitement des données . 6
Annexes
A Détermination de la concentration des sédiments en suspension
selon la méthode par évaporation .
7
B Détermination de la concentration des sédiments en suspension
selon la méthode par filtration en utilisant un filtre en papier .
8
C Détermination de la concentration des sédiments en suspension selon
la méthode par filtration au moyen des creusets de Gooch en verre fritté . 9
D Détermination de la distribution des particules des sédiments
....................................
en suspension selon leur dimension 10
E Détermination de la distribution des particules des sédiments charriés
sur le fond et des matériaux du lit selon leur dimension .
13
F Détermination de la densité relative . 30
G Détermination des caractéristiques de la distribution des particules
................................................. 31
selon leur dimension
...
111
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IS0 4365-1985 ( F)
NOR M E I NTE R NAT1 ON ALE
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Sédiments dans les cours d‘eau et les canaux -
Détermination de la concentration, la distribution des
particules et la densité relative
densité relative des sédiments. L’annexe G traite de la détermi-
O Introduction
nation des caractéristiques de la distribution des particules
selon leur dimension.
Dans les problhes de sédimentation et de transport solide,
une certaine connaissance de la concentration et des caracté-
ristiques des sédiments telles que la distribution des particules
2 Références
selon leur dimension et la densité relative, présente une grande
importance. Pour cela il faut que des échantillons de sédiments
IS0 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
soient prélevés par des échantillonneurs qualifiés et analysés au
verts - Vocabulaire et symboles.
laboratoire. Les résultats de l‘analyse doivent &re utilisés dans
le calcul de la charge sédimentaire, du diambtre moyen des
IS0 4363, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
sédiments ainsi que d‘autres caractéristiques.
verts - Méthode de mesurage des sédiments en suspension.
IS0 4364, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
1 Objet et domaine d’application
verts - Echantillonnage des matériaux du lit.
La présente Norme internationale spécifie les méthodes de la
détermination de la concentration, la distribution des particules
3 Définitions
selon leur dimension ainsi que la densité relative des sédiments.
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
Les méthodes d’analyse détaillées sont données dans les
tions données dans I’ISO 772 ainsi que les définitions suivantes
annexes. Les annexes A, B et C traitent de la détermination de
sont applicables.
la concentration des sédiments en suspension par évaporation
et filtration. Les annexes D et E traitent respectivement de
3.1 sediments charries sur le fond : Sédiments en contact
l’analyse de la dimension des particules des sédiments en sus-
pension et des sédiments charriés sur le fond ainsi que des presque continu avec le lit, entraînés vers l’avant par roule-
ment, par glissement ou par saltation. (Voir figure 1).
matériaux charriés; l’annexe F traite de la détermination de la
Charge sedimentaire totale
(transport)
Matériaux charriés
Charge sédimentaire totale (origine)
En suspension
Figure 1 - Schema de definition
1
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IS0 4365-1985 (F)
5.2 Propriétés des particules individuelles
3.2 matériaux du lit : Matériaux, dont on trouve des parti-
cules en quantités appréciables dans la partie du lit affectée par
La dimension des sédiments est le paramètre le plus couram-
le charriage.
ment utilisé pour désigner les propriétés des particules indivi-
duelles. Tandis que la dimension des sédiments et leur tasse-
3.3 matériaux charriés : Partie du transport solide compor- ment affectent directement la rugosité du lit, la vitesse de chute
tant les matériaux du lit, dont la vitesse de mouvement est limi- de la particule caractérise sa réaction à I’écoulement et com-
tée par la capacité de transport du chenal. (Voir figure 1.) mande le déplacement des sédiments. Celle-ci à son tour
dépend de la densité relative, de la forme et de la dimension de
la particule.
3.4 diamètre nominal : Diamètre d‘une sphère de même
volume que la particule donnée.
Étant donné que les particules sédimentaires naturelles présen-
tent une forme irrégulière, il faudra choisir une seule longueur ou
un diamètre pour caractériser la dimension. Quatre de ces diamè-
3.5 diamètre projeté : Diamètre d’un cercle qui entoure
tres, à savoir le diamètre nominal, le diamètre projeté, le diamètre
avec précision l’image projetée d’une particule lorsqu’elle est
de sédimentation et le diamètre de tamisage, sont utilisés pour
regardée dans le plan de stabilité maximale.
diverses dimensions de particules ou divers besoins (par exem-
ple, le diamètre de tamisage pour les particules grossières ou
moyennes, le diamètre de sédimentation pour les particules fines
3.6 concentration en sédiments : Rapport de la masse ou
qui ne sont pas habituellement séparées par tamisage). Le diamè-
du volume des sédiments secs dans un mélange eau-sédiments
tre nominal présente peu d‘importance dans le transport solide,
à la masse totale ou au volume total de la suspension.
mais il est utile dans I’étude des dépôts sédimentaires.
3.7 diamètre de sédimentation : Diamètre d’une sphère de
5.3 Caractéristiques globales des particules
même densité relative et de même vitesse de sédimentation ter-
minale qu‘une particule donnée dans le même fluide de sédi-
Comme les sédiments sont composés d‘un grand nombre de
mentation.
particules dont la dimension, la forme, la densité relative, la
vitesse de chute, etc. sont différentes, il est essentiel de trouver
quelques paramètres qui puissent représenter les caractéristi-
3.8 diamètre de tamisage : Largeur d’une ouverture carrée
ques d’un groupe de particules prises globalement. C‘est pour-
par laquelle les particules déterminées arriveront juste à passer.
quoi, un échantillon de sédiment est habituellement réparti en
classes suivant les caractéristiques (dimension, vitesse de
chute, etc.) et le pourcentage en masse du total dans chaque
3.9 densit6 relative : Rapport de la masse d’un volume
classe pour cette caractéristique particulière est déterminé. On
donné de sédiments à la masse d’un volume égal d’eau.
peut établir des courbes de distribution de fréquence et déter-
miner leurs paramètres (moyenne, écart-type, etc.).
3.10 s6diments en suspension : Partie de la charge sédi-
mentaire totale transportée par unité de temps, qui est mainte-
nue par la turbulence en suspension dans I’écoulement pendant
6 Échantillonnage
des durées considérables, sans entrer en contact avec le lit du
à la même vitesse
cours d‘eau. Elle se déplace pratiquement
Les échantillons des sédiments en suspension doivent être pré-
que l’eau; elle s’exprime généralement en masse ou en volume
levés selon les prescriptions de I‘ISO 4363.
par unité de temps. (Voir figure 1 .)
7 Concentration
4 Unités de mesure
7.1 Concentration des sédiments en suspension
Les unités de mesure utilisees dans la présente Norme interna-
tionale sont les unités du Système International (SI) et les litres.
7.1.1 M6thodes pour la détermination de la
concentration des s6diments en suspension
7.1 .I .I Généralités
5 Propriétés des sédiments
La concentration des sédiments en suspension peut être déter-
minée selon les méthodes suivantes :
5.1 Généralités
a) méthode par évaporation;
Le transport des sédiments dépend autant des propriétés des
sédiments que des caractéristiques hydrauliques de l’écoule-
b) méthode par filtration;
ment. Les propriétés des sédiments sont définies par les carac-
c) méthode à I’hydromètre (utilisée également pour la
téristiques des particules prises individuellement et par les
caractéristiques des particules prises dans leur ensemble. détermination de la dimension des particules).
2
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IS0 4365-1985 (FI
7.1.1.3.4 Le creuset d‘Alundum est semblable quant à la
Bien que la méthode par évaporation [all exige moins de
dimension et la forme au creuset de Gooch ou en verre fritté, et
temps, la méthode par filtration [b)l présente cet avantage que
il est fait en oxyde d’aluminium fondu. II en existe des types
les fractions prélevées peuvent être photographiées sur les fil-
simples et ceux à feu disponibles dans trois différents degrés de
tres et demeurent disponibles pour des études ultérieures.
porosité (poreux, porosité moyenne et dense). On doit choisir
Cependant, la méthode par filtration aurait tendanceà faire per-
un type particulier de creuset et la porosité suivant la nature de
dre plus de matières, tandis que la méthode par évaporation
I’échantillon.
présente un rapport trop faible de la masse de I’échantillon à la
masse nette. Par conséquent, il n‘est pas possible de donner
La méthode à l’aide des creusets d’Alundum est semblable à
des directives absolues pour le choix entre ces méthodes et il
celle B l’aide des creusets de Gooch ou en verre fritté (voir
faut traiter chaque cas selon ses particularités.
annexe C). Cependant, les creusets d’Alundum doivent être
utilisés sans addition de milieu de filtrage.
7.1 -1 -2 Méthode par évaporation 7
Le creuset d‘Alundum présente quatre avantages :
La méthode par évaporation est spécifiée dans l’annexe A.
les pores sont fins de sorte que la perte de matières au
a)
passage par ces trous est négligeable;
7.1.1.3 Méthode par filtration
les creusets sont légers ce qui facilite une plus grande
b)
sensibilité pendant les opérations de pesage;
7.1.1.3.1 La filtration peut être effectuée soit par le moyen de
c) les masses de tare sont moins susceptibles au change-
papiers filtres dans des entonnoirs coniques en verre ou dans
ment;
des creusets de Gooch, en verre fritté ou d‘Alundum, avec
l‘application d‘un système d’aspiration dans le vide afin d‘accé-
les particules fines d’amiante provenant de la couche en
d)
lérer le passage du filtrat.
amiante ne seront pas perdues dans le filtrage initial.
à l’aide d‘un entonnoir avec papier fil-
La méthode par filtration
7.1.1.4 Méthode à I‘hydromètre
tre est spécifiée dans l‘annexe B.
à I’hydromètre est spécifiée dans l’annexe D, cha-
La méthode
pitre D.l. Lorsque la concentration en sédiments est trop fai-
7.1.1.3.2 Le creuset de Gooch est composé d‘une coupe de
ble, la méthode à I‘hydromètre ne convient pas et une autre
porcelaine d‘une capacité d’environ 25 ml qui peut être reliée à
méthode est proposée dans l’annexe D, chapitre D.2.
un système d’aspiration dans le vide. Le fond plat circulaire du
creuset présente des ouvertures, chacune de 0,7 mm de diamè-
tre environ. Avant le filtrage d‘un échantillon, une couche de
7.1.2 Expression de la concentration
lait de fibre d’amiante devrait être étendue et fixée fermement
La concentration de la charge sédimentaire suspendue doit être
au fond du creuset. Cette couche d‘amiante qui sert de milieu
exprimée en masse ou en volume de sédiments secs par unité
de filtrage doit être uniforme et doit couvrir totalement le fond
de masse ou de volume de sédiments en suspension.
du creuset. Cette couche d‘amiante peut être aidée par I’appli-
cation d‘un vide.
7.2 Transport des sédiments charries sur le fond
La méthode par filtration à l‘aide d‘un creuset de Gooch est
spécifiée dans l‘annexe C. Le transport des sédiments charriés sur le fond est habituelle-
ment exprimé soit en masse sèche par unité de temps, soit en
volume apparent (les vides étant compris).
7.1.1.3.3 Un creuset en verre fritté est semblable quant à la
dimension et la forme au creuset de Gooch, mais il est fait en
verre Pyrex. Le fond du creuset est muni par fusion d’un disque
8 Analyse de la dimension des particules
fritté disponible dans trois différents degrés de porosité (gros-
sière, moyenne et fine). On doit choisir un type particulier de
8.1 Analyse de la dimension des particules dans
creuset suivant la classification apparente du matériau de
I’échantillon. La méthode utilisant des creusets en verre fritté les sédiments en suspension
est semblable à celle utilisant des creusets de Gooch. Toute-
En vue de l‘analyse de la dimension des particules, les sédi-
fois, dans cette méthode le milieu d‘amiante est remplacé par
ments en suspension peuvent être classés d’après le diamètre
un filtre circulaire en verre de microfibre et par des disques de
de sédimentation comme suit :
préfiltrage qui doivent être solidement insérés sur le fond fritté
du creuset avant la filtration.
a) siidiments grossiers, comportant des particules d’un
diamètre supérieur A 0,25 mm;
Les creusets en verre fritté présentent plusieurs avantages:
sédiments moyens, comportant des particules d‘un
b)
diamètre situé entre 0,062 et 0,25 mm;
les disques du filtre facilitent la préparation rapide des
a)
creusets pour le tarage;
c) sbdiments fins, comportant des particules d’un dia-
mètre inférieur à 0,062 mm.
la perte des particules fines d’amiante au cours de la
b)
première filtration est négligée;
Les méthodes d’analyse des sédiments en suspension corres-
la porosité des disques du filtre est fine, et ainsi toute pondant à ces trois classes de sédiments sont spécifiées dans
c)
perte du matériau de I’échantillon est négligeable. l‘annexe D.
3
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IS0 4365-1985 (FI
NOTE - Dans le cas des sédiments en suspension, on ne classe géné-
Pour établir la distribution des fréquences, la gamme totale des
ralement pas les dimensions des particules au-dessous de 0,062 mm en
dimensions (diamètres en millimètres) est divisée en intervalles,
raison du peu d’importance d’une séparation précise de la petite quan-
appelés ((intervalles de classes)) dont le nombre dépendra des
tité de particules solides que l’on trouve habituellement en suspension.
classes dans lesquelles I’échantillon a été subdivisé. Le pour-
Si, toutefois, une séparation plus précise entre les sédiments grossiers
centage de la masse totale de I‘échantillon dont la dimension
et les sédiments moyens était nécessaire, celle-ci pourrait être obtenue
entre dans les limites de l’un de ces intervalles est présenté en
en suivant la procédure spécifiée en 8.2 pour les sédiments charriés sur
regard de l’intervalle. Ainsi, si les limites d’un intervalle sont
le fond et les matériaux du lit.
0,lO mm et 0,08 mm, le pourcentage de la masse totale de
I’échantillon rentrant dans cette gamme de dimensions est indi-
8.2 Analyse de la dimension des particules dans
qué en regard de l’intervalle et appelé fréquence de cet inter-
les sédiments charriés sur le fond et les
valle de classe particulier.
matériaux du lit
Pour la distribution selon la dimension des matériaux les plus
En vue de l’analyse des sédiments charriés sur le fond et des
grossiers, en particulier pour l’analyse des sédiments charriés sur
matériaux du lit en ce qui concerne la distribution des particules
le fond ou des matériaux du lit, la distribution est obtenue avec
selon leur dimension et leur diamètre moyen, les échantillons
des intervalles de classe inégaux, mais pour la distribution selon
sont classés grosso modo en des échantillons d’un diamètre
la dimension des matières en suspension, un intervalle de classe
supérieurà 0,5 mm et des échantillons d’un diamètre inférieurà
de 0,02 mm est adopté pour une gamme de 0,062 à O,% mm. Les
0,5 mm. Cette classification des matériaux en deux groupes est
particules de dimension supérieure à O,% mm et inférieure à
appropriée pour le calcul des sédiments charriés sur le fond.
0,062 mm sont classées grosso modo comme appartenant à la
((classe > O,% mm)) et à la ((classe < 0,062 mm)) respective-
Les méthodes pour l’analyse des sédiments charriés sur le fond
ment.
et des matériaux du lit sont spécifiées dans l’annexe E.
La distribution selon la dimension des particules de sédiments
peut être déterminée par tamisage (lorsque les particules sont
8.3.2 Présentations graphiques
toutes grossières), par une combinaison de tamisage et de
vitesse de chute, ou bien indirectement par mesurage des vites-
ses de chute des particules dans une colonne de liquide. Cela
8.3.2.1 Les données résultant d’une analyse des dimensions
présenterait l’avantage d‘utiliser seulement une mesure de dia-
des particules peuvent être présentées sous trois formes gra-
mètre pour la gamme complète des dimensions de tous les
phiques différentes :
sédiments, de préférence le diamètre de sédimentation, mais
ceci n’est pas faisable étant donné que les grandes particules se
a) histogrammes;
déposeront très rapidement dans le liquide de sédimentation,
entraînant des difficultés de dispersion, et qu’elles nécessite-
b) polygones de fréquence et courbes de fréquence;
raient un équipement plus important aussi. Par ailleurs, les
dimensions du tamis et la quantité de matériaux disponibles
c) courbes cumulatives ou courbes de sommation de
apporteront une limite à la dimension des particules fines. C‘est
dimension de particules.
pourquoi, en pratique, les particules les plus grossières des
sédiments en suspension (d’un diamètre supérieur à 0,25 mm)
La manière la plus simple de représenter les résultats de
et les particules les plus grossières des sédiments charriés sur le
l’analyse mécanique est de préparer un histogramme des don-
fond et des matériaux du lit (d’un diamètre supérieur à 0,5 mm)
nées. Le diamètre, en millimètres, est choisi comme variable
sont analysées par tamisage et tous les matériaux plus fins le
indépendante, tandis que la fréquence est la variable dépen-
sont par des techniques de sédimentation. Ceci peut conduire à
dante. En général, les intervalles de classe sont les abscisses, et
une petite rupture brusque de la courbe de distribution des par-
au-dessus de chaque classe, on dessine un rectangle vertical
ticules selon la dimension, laquelle peut être corrigée en se ser-
dont la largeur est égale à l’intervalle de classe et la hauteur pro-
vant de la relation approximative suivante entre les diamètres :
portionnelle à la fréquence dans la classe (voir figure 2).
où
8.3.2.2 En dehors des histogrammes utilisés comme diagram-
mes de fréquence, un procédé courant en statistique consiste à
D,, est le diamètre de sédimentation;
indiquer les variations de fréquence par le moyen d’un dia-
gramme linéaire au lieu de blocs rectangulaires. Ces diagram-
D,, est le diamètre de tamisage;
mes sont appelés polygones de fréquence (voir figure 3).
D,, est le diamètre projeté.
8.3
Expression de la distribution des particules
8.3.2.3 Les courbes cumulatives de fréquence sont fondées
selon leur dimension
sur les données originales de distribution de fréquence, et sont
dessinées en inscrivant en ordonnées les quantités totales de
8.3.1 Tableaux de distribution des fréquences matériaux d’un diamètre supérieur ou inférieur à un diamètre
donné. Deux types de courbes cumulatives sont possibles, la
Un tableau de distribution des fréquences doit être établi pour
courbe des ((au-dessus de)) et celle des ((au-dessous de)). L‘une
la présentation des données de l’analyse des dimensions de
et l‘autre peuvent être utilisées, les deux fournissent le même
manière méthodique.
genre d’information (voir figure 4).
4
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30 i
Figure 2 - Exemple d‘un histogramme pour la présentation
de la distribution des particules selon leur dimension
0,05 0,15 0,25 O, 35 0,45 0,55 0,65
Diamètre, mrn
Figure 3 - Exemple d’un polygone de fréquence pour la présentation
de la distribution des particules selon leur dimension
5
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IS0 4365-1985 (FI
0,061 0,088 0,125 0,177 0,25 0,35
Diamètre, mrn (échelle log)
Figure 4 - Exemple d‘une courbe cumulative de fréquence pour la présentation
de la distribution des particules selon leur dimension
8.3.3 Distribution fondamentale des matériaux de lit Ainsi le symbole E ne signifie pas la moyenne de la variable aléa-
toire x, mais E est défini par log E comme étant la moyenne de
x.
log
La distribution selon la dimension des matériaux de lit suit plus
ou moins la distribution logarithmique normale, c’est-à-dire le
NOTE - La variable aléatoire x dans ce cas est ((LID, le diamètre de la
logarithme de la variable est distribué d‘une manière normale.
dimension des particules.
La fonction cumulative de distribution est définie par I’équa-
9 Determination de la densité relative
tion :
La méthode pour la détermination de la densité relative est spé-
log x - log E
P (x) = @(U) où U = (O
cifiée dans l’annexe F.
(7
NOTE - On peut calculer la densité 8 partir de la connaissance de la
densité relative.
La differentiation de la fonction cumulative de distribution
mène à:
10 Détermination des caractéristiques de la
distribution des particules selon leur
dimension
(log x - log El2
1
- - -exp [-
I] d(log x)
Voir annexe G.
CTG 2 (72
D’aprBs la définition : 11 Traitement des données
Aussi bien pour le traitement manuel que pour le traitement
Moyenne (log x) = log E
automatique des dondes, des méthodes et des modes opéra-
toires systématiques sont nécessaires, suivant les besoins spé-
Variance (log .Y) = Moyenne {(log x - log ~12) = 02 cifiques.
6
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IS0 4365-1985 (FI
Annexe A
Détermination de la concentration des sédiments en suspension
selon la méthode par bvaporation
A.l Mode opératoire ou
A.l.l Déterminer le volume de I’échantillon, ainsi que la
m4 - m3
masse totale de I’échantillon (sédiments + eau) plus la capacité
V
de la bouteille (d’un litre au moins) à 0,5 g près. Noter cette
masse comme étant la masse brute.
où
A.1.2 Laisser reposer I’échantillon sans le remuer afin que les
est la masse de tare, en grammes, de la bouteille;
m,
sédiments se séparent et se déposent.
m2 est la masse brute, en grammes, de la bouteille plus
Décanter le liquide exempt de sédiments après qu’il apparaît
I‘échantillon;
visuellement être clair.
m3 est la masse, en grammes, du plat à évaporation;
A.1.3 Laver les sédiments restant dans la bouteille en utili-
sant le jet d‘eau d’un barboteur pour lavage et les transvaser sur
m4 est la masse, en grammes, du plat à évaporation plus
un plat à évaporation préalablement pesé. Enlever les sédi-
les sédiments secs;
ments collés aux côtés de la bouteilleà l’aide d’une baguette de
verre à bout enveloppé de caoutchouc en prenant soin qu’il n’y
V est le volume de I’échantillon.
ait pas de pertes de matériaux au cours de la manipulation.
Déterminer la masse de la bouteille vide après séchage, en se
Exprimer le résultat en unités appropriées,
servant de la même balance et la noter en tant que tare.
A.1.4 Sécher I’échantillon dans le plat à évaporation jusqu’à
A.3 Note sur le mode opératoire
ce que toute l‘eau visible ait disparu. Chauffer alors le contenu
dans une étuve à 110 OC jusqu‘à obtention d‘une masse raison-
nablement constante. Cette méthode est satisfaisante lorsque l’on a affaire à des par-
ticules sédimentaires grossières. Avec des sédiments de grains
Refroidir le plat à évaporation dans un dessiccateur.
plus fins, le temps de déposition croît jusqu‘à ce que l‘on attei-
gne une limite où la méthode devient impraticable. II devient
Peser le plat et le contenu à 0,001 g près.
également peu désirable de décanter le liquide d’une zone pro-
che de la partie supérieure des matériaux déposés en raison des
risques d‘entraîner certaines des particules extrêmement fines.
A.2 Expression des résultats
Le transport des sédiments sur un plat à évaporation devient
Calculer la concentration des sédiments en suspension, en
plus difficile étant donné l’importance relative d’eau de rincage
déterminant la concentration par rapportà la masse ou par rap- qui peut demander une autre période de déposition. L’utilisa-
port au volume de la suspension, d’après la formule
tion d‘agents floculants réduira le temps de décantation mais ce
procédé introduit des matériaux supplémentaires et exige par
m4 - m3
conséquent un facteur de correction, lequel est difficile à éva-
luer avec précision dans les estimations de routine.
7
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IS0 4365-1985 (FI
Annexe B
Détermination de la concentration des sédiments en suspension selon
la méthode par filtration en utilisant un filtre en papier
ou
B.l Mode opératoire
B.1.1 Déterminer le volume de I‘échantillon, ainsi que la
m4 - m,
masse totale de I‘échantillon (sédiments + eau) plus la bou-
V
teille à 0,5 g près. Noter cette masse comme étant la masse
brute.
où
B.1.2 Peser le filtre en papierà 0,001 g près et noter la masse
est la masse de tare, en grammes, de la bouteille;
en tant que masse de tare du papier filtre (voir 6.3.2).
m,
Mettre le papier filtre dans un entonnoir.
m2 est la masse brute, en grammes, de la bouteille plus
I’échantillon;
B.1.3 Laisser reposer I’échantillon sans le remuer pendant un
certain temps et ensuite verser le mélange d’eau et de sédi-
m3 est la masse, en grammes, du platà évaporation plus le
ments dans l’entonnoir en laissant l’eau filtrer normalement
papier filtre;
(voir 8.3.3).
Verser toute l‘eau de I’échantillon dans le papier filtre, et laver
m4 est la masse, en grammes, du platà évaporation plus le
les sédiments adhérant aux parois intérieures de la bouteille à
papier filtre et les sédiments secs;
échantillon dans le papier filtre au moyen d’un jet d’eau
distillée. Prendre particulièrement soin de bien enlever les
I/ est le volume de I’échantillon
sels dissous.
Peser la bouteille vide dans la même balance et noter la masse
Exprimer les résultats en unités appropriées.
en tant que masse de tare.
6.1.4 Après que toute l’eau sera passée par le filtre, plier et
placer le papier sur un plat à évaporation préalablement pesé.
Notes sur le mode opératoire
B.3
Sécher le contenu du plat à évaporation jusqu’à disparition de
toute l’eau visible, chauffer ensuite à 110 OC dans une étuve
B.3.1 Si le mélange eau-sédiments a un volume suffisam-
jusqu’à l’obtention d’une masse raisonnablement constante.
ment important pour qu’il ne puisse être versé en entier au
Enlever le plat à évaporation et son contenu de I’étuve et le pla-
début du filtrage, il convient soit de l’ajouter peu à peu, soit de
cer dans un dessiccateur à refroidir.
disposer l’appareil de manière qu’il filtre automatiquement. Ceci
peut être obtenu
...
Norme internationale @ 4365
~ ~~~~ ~ ~ ~~
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATlON.MEWlYHAPO,lHAfl OPfAHM3AUMfl no CTAH,lAPTM3AUMM*ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Sédiments dans les cours d'eau et les canaux -
Détermination de la concentration, la distribution des
particules et la densité relative
Liquid flow in open channels - Sediment in streams and canals - Determination of concentration, particle size distribution and
relative density
Première édition - 1985-03-15
~~ ~ ~
- LL CDU 627.157: 531.75 Réf. no : IS0 4365-1985 (FI
m 00
7 m Descripteurs : écoulement en canal, sédimentation, sédiments, concentration, détermination, masse volumique, évaporation, filtration,
li, définition.
W
m Q
U
v,
Prix basé sur 30 pages
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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 YO au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale IS0 4365 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
@ Organisation internationale de normalisation, 1985 O
imprimé en Suisse
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Som maire
Page
O Introduction . 1
1 Objet et domaine d'application . 1
2 Références . 1
3 Définitions . 1
4 Unitésdemesure . 2
5 Propriétés des sédiments . 2
6 Echantillonnage . 2
7 Concentration . 2
8 Analyse de la dimension des particules . 3
9 Détermination de la densité relative . 6
10 Détermination des caractéristiques de la distribution des particules
selon leur dimension . 6
11 Traitement des données . 6
Annexes
A Détermination de la concentration des sédiments en suspension
selon la méthode par évaporation . 7
B Détermination de la concentration des sédiments en suspension
selon la méthode par filtration en utilisant un filtre en papier . 8
C Détermination de la concentration des sédiments en suspension selon
la méthode par filtration au moyen des creusets de Gooch en verre fritté . 9
D Détermination de la distribution des particules des sédiments
en suspension selon leur dimension .
10
E Détermination de la distribution des particules des sédiments charriés
sur le fond et des matériaux du lit selon leur dimension . 13
F Détermination de la densité relative . 30
G Détermination des caractéristiques de la distribution des particules
selon leur dimension. . 31
...
111
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NORME INTERNATIONALE IS0 4365-1985 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Sédiments dans les cours d’eau et les canaux -
Détermination de la concentration, la distribution des
particules et la densité relative
densité relative des sédiments. L’annexe G traite de la détermi-
O Introduction
nation des caractéristiques de la distribution des particules
selon leur dimension.
Dans les problèmes de sédimentation et de transport solide,
une certaine connaissance de la concentration et des caracté-
ristiques des sédiments telles que la distribution des particules
2 Références
selon leur dimension et la densité relative, présente une grande
importance. Pour cela il faut que des échantillons de sédiments
IS0 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
soient prélevés par des échantillonneurs qualifiés et analysés au
verts - Vocabulaire et symboles.
laboratoire. Les résultats de l‘analyse doivent être utilisés dans
le calcul de la charge sédimentaire, du diamètre moyen des
IS0 4363, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
sédiments ainsi que d’autres caractéristiques.
verts - Méthode de mesurage des sédiments en suspension.
IS0 4364, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
1 Objet et domaine d‘application
verts - Échantillonnage des matériaux du lit.
La présente Norme internationale spécifie les méthodes de la
détermination de la concentration, la distribution des particules
Définitions
selon leur dimension ainsi que la densité relative des sédiments,
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
Les méthodes d’analyse détaillées sont données dans les
tions données dans I’ISO 772 ainsi que les définitions suivantes
annexes. Les annexes A, B et C traitent de la détermination de
sont applicables.
la concentration des sédiments en suspension par evaporation
et filtration. Les annexes D et E traitent respectivement de
3.1 sédiments charriés sur le fond : Sédiments en contact
l’analyse de la dimension des particules des sédiments en sus-
presque continu avec le lit, entraînés vers l’avant par roule-
pension et des sédiments charriés sur le fond ainsi que des
ment, par glissement ou par saltation. (Voir figure 1).
matériaux charriés; l‘annexe F traite de la détermination de la
Charge sedimentaire totale
(transport I
Matériaux charriés
Charge sédimentaire totale (origine) En suspension
Sédiments en suspension
((Wash load)) - En suspension
>
Figure 1 - Schéma de définition
1
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IS0 4365-1985 (FI
5.2 Propriétés des particules individuelles
3.2 matériaux du lit : Matériaux, dont on trouve des parti-
cules en quantités appréciables dans la partie du lit affectée par
La dimension des sédiments est le paramètre le plus couram-
le charriage.
ment utilisé pour désigner les propriétés des particules indivi-
duelles. Tandis que la dimension des sédiments et leur tasse-
3.3 matériaux charriés : Partie du transport solide compor- ment affectent directement la rugosité du lit, la vitesse de chute
de la particule caractérise sa réaction à l'écoulement et com-
tant les matériaux du lit, dont la vitesse de mouvement est limi-
tée par la capacité de transport du chenal. (Voir figure 1 .) mande le déplacement des sédiments. Celle-ci à son tour
dépend de la densité relative, de la forme et de la dimension de
la particule.
3.4 diamètre nominal : Diamètre d'une sphère de même
volume que la particule donnée.
Etant donné que les particules sédimentaires naturelles présen-
tent une forme irrégulière, il faudra choisir une seule longueur ou
un diamètre pour caractériser la dimension. Quatre de ces diamè-
3.5 diamètre projeté : Diamètre d'un cercle qui entoure
tres. à savoir le diamètre nominal, le diamètre projeté, le diamètre
avec précision l'image projetée d'une particule lorsqu'elle est
de sédimentation et le diamètre de tamisage, sont utilisés pour
regardée dans le plan de stabilité maximale.
diverses dimensions de particules ou divers besoins (par exem-
ple, le diamètre de tamisage pour les particules grossières ou
moyennes, le diamètre de sédimentation pour les particules fines
3.6 concentration en sédiments : Rapport de la masse ou
qui ne sont pas habituellement séparées par tamisage). Le diamè-
du volume des sédiments secs dans un mélange eau-sédiments
tre nominal présente peu d'importance dans le transport solide,
à la masse totale ou au volume total de la suspension.
mais il est utile dans I'étude des dépôts sédimentaires.
3.7 diamètre de sédimentation : Diamètre d'une sphère de
5.3 Caractéristiques globales des particules
même densité relative et de même vitesse de sédimentation ter-
minale qu'une particule donnée dans le même fluide de sédi-
Comme les sédiments sont composés d'un grand nombre de
mentation.
particules dont la dimension, la forme, la densité relative, la
vitesse de chute, etc. sont différentes, il est essentiel de trouver
quelques paramètres qui puissent représenter les caractéristi-
3.8 diamètre de tamisage : Largeur d'une ouverture carrée
ques d'un groupe de particules prises globalement. C'est pour-
par laquelle les particules déterminées arriveront juste à passer.
quoi, un échantillon de sédiment est habituellement réparti en
classes suivant les caractéristiques (dimension, vitesse de
chute, etc.) et le pourcentage en masse du total dans chaque
3.9 densité relative : Rapport de la masse d'un volume
classe pour cette caractéristique particulière est déterminé. On
donné de sédiments à la masse d'un volume égal d'eau.
peut établir des courbes de distribution de fréquence et déter-
miner leurs paramètres (moyenne, écart-type, etc.).
3.10 sédiments en suspension : Partie de la charge sédi-
mentaire totale transportée par unité de temps, qui est mainte-
nue par la turbulence en suspension dans I'écoulement pendant
6 Échantillonnage
des durées considérables, sans entrer en contact avec le lit du
cours d'eau. Elle se déplace pratiquement à la même vitesse
Les échantillons des sédiments en suspension doivent être pre-
que l'eau; elle s'exprime généralement en masse ou en volume
levés selon les prescriptions de I'ISO 4363.
par unité de temps. (Voir figure 1 .I
7 Concentration
4 Unités de mesure
7.1 Concentration des sédiments en suspension
Les unités de mesure utilisées dans la présente Norme interna-
tionale sont les unités du Système International (SI) et les litres.
7.1.1 Méthodes pour la détermination de la
concentration des sédiments en suspension
7.1.1.1 Généralités
5 Propriétés des sédiments
La concentration des sédiments en suspension peut être déter-
5.1 Généralités minée selon les méthodes suivantes :
Le transport des sédiments dépend autant des propriétés des a) méthode par évaporation;
sédiments que des caractéristiques hydrauliques de l'écoule-
b) méthode par filtration;
ment. Les propriétés des sédiments sont définies par les carac-
téristiques des particules prises individuellement et par les c) méthode à I'hydromètre (utilisée également pour la
détermination de la dimension des particules).
caractéristiques des particules prises dans leur ensemble.
2
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IS0 4365-1985 (FI
7.1.1.3.4 Le creuset d'Alundum est semblable quant à la
Bien que la méthode par évaporation [all exige moins de
dimension et la forme au creuset de Gooch ou en verre fritté, et
temps, la méthode par filtration [b)l présente cet avantage que
il est fait en oxyde d'aluminium fondu. Il en existe des types
les fractions prélevées peuvent être photographiées sur les fil-
simples et ceux 8 feu disponibles dans trois différents degrés de
tres et demeurent disponibles pour des études ultérieures.
porosité (poreux, porosité moyenne et dense). On doit choisir
Cependant, la méthode par filtration aurait tendanceà faire per-
un type particulier de creuset et la porosité suivant la nature de
dre plus de matières, tandis que la méthode par évaporation
I'échantillon.
présente un rapport trop faible de la masse de I'échantillon à la
masse nette. Par conséquent, il n'est pas possible de donner
La méthode à l'aide des creusets d'Alundum est semblable à
des directives absolues pour le choix entre ces méthodes et il
celle à l'aide des creusets de Gooch ou en verre fritté (voir
faut traiter chaque cas selon ses particularités.
annexe CI. Cependant, les creusets d'Alundum doivent être
utilisés sans addition de milieu de filtrage.
7.1.1.2 Méthode par évaporation \
Le creuset d'Alundum présente quatre avantages :
La méthode par évaporation est spécifiée dans l'annexe A.
al les pores sont fins de sorte que la perte de matières au
passage par ces trous est négligeable;
7.1.1.3 Méthode par filtration
b) les creusets sont légers ce qui facilite une plus grande
sensibilité pendant les opérations de pesage;
7.1.1.3.1 La filtration peut être effectuée soit par le moyen de
c) les masses de tare sont moins susceptibles au change-
papiers filtres dans des entonnoirs coniques en verre ou dans
ment;
des creusets de Gooch, en verre fritté ou d'Alundum, avec
l'application d'un système d'aspiration dans le vide afin d'accé-
les particules fines d'amiante provenant de la couche en
d)
lérer le passage du filtrat.
amiante ne seront pas perdues dans le filtrage initial.
La méthode par filtration à l'aide d'un entonnoir avec papier fil-
7.1.1.4 Méthode à I'hydromètre
tre est spécifiée dans l'annexe B.
La méthode à I'hydromètre est spécifiée dans l'annexe D, cha-
pitre D. 1. Lorsque la concentration en sédiments est trop fai-
7.1.1.3.2 Le creuset de Gooch est composé d'une coupe de
ble, la méthode à I'hydromètre ne convient pas et une autre
porcelaine d'une capacité d'environ 25 ml qui peut être reliée à
méthode est proposée dans l'annexe D, chapitre D.2.
un système d'aspiration dans le vide. Le fond plat circulaire du
creuset présente des ouvertures, chacune de 0,7 mm de diamè-
tre environ. Avant le filtrage d'un échantillon, une couche de
7.1.2 Expression de la concentration
lait de fibre d'amiante devrait être étendue et fixée fermement
La concentration de la charge sédimentaire suspendue doit être
au fond du creuset. Cette couche d'amiante qui sert de milieu
exprimée en masse ou en volume de sédiments secs par unité
de filtrage doit être uniforme et doit couvrir totalement le fond
de masse ou de volume de sédiments en suspension.
du creuset. Cette couche d'amiante peut être aidée par I'appli-
cation d'un vide.
7.2 Transport des sédiments charriés sur le fond
La méthode par filtration à l'aide d'un creuset de Gooch est
spécifiée dans l'annexe C. Le transport des sédiments charriés sur le fond est habituelle-
ment exprimé soit en masse sèche par unité de temps, soit en
volume apparent (les vides étant compris).
7.1.1.3.3 Un creuset en verre fritté est semblable quant à la
dimension et la forme au creuset de Gooch, mais il est fait en
verre Pyrex. Le fond du creuset est muni par fusion d'un disque
8 Analyse de la dimension des particules
fritté disponible dans trois différents degrés de porosité (gros-
sière, moyenne et fine). On doit choisir un type particulier de
creuset suivant la classification apparente du matériau de 8.1 Analyse de la dimension des particules dans
les sédiments en suspension
I'échantillon. La méthode utilisant des creusets en verre fritté
est semblable à celle utilisant des creusets de Gooch. Toute-
En vue de l'analyse de la dimension des particules, les sédi-
fois, dans cette méthode le milieu d'amiante est remplacé par
ments en suspension peuvent être classés d'après le diamètre
un filtre circulaire en verre de microfibre et par des disques de
de sédimentation comme suit :
préfiltrage qui doivent être solidement insérés sur le fond fritté
du creuset avant la filtration.
a) sédiments grossiers, comportant des particules d'un
diamètre supérieur à 0,25 mrn;
Les creusets en verre fritté présentent plusieurs avantages:
sédiments moyens, comportant des particules d'un
b)
diamètre situé entre 0,062 et 0.25 rnm;
les disques du filtre facilitent la préparation rapide des
a)
creusets pour le tarage;
c) sédiments fins, comportant des particules d'un dia-
à 0,062 mm.
mètre inférieur
b) la perte des particules fines d'amiante au cours de la
première filtration est négligée;
Les méthodes d'analyse des sédiments en suspension corres-
pondant à ces trois classes de sédiments sont spécifiées dans
c) la porosité des disques du filtre est fine, et ainsi toute
perte du matériau de I'échantillon est négligeable. l'annexe D.
3
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IS0 4365-1985 (FI
NOTE - Dans le cas des sédiments en suspension, on ne classe géné-
Pour établir la distribution des fréquences, la gamme totale des
ralement pas les dimensions des particules au-dessous de 0,062 mm en
dimensions (diamètres en millimètres) est divisée en intervalles,
raison du peu d’importance d‘une séparation précise de la petite quan-
appelés ((intervalles de classes)) dont le nombre dépendra des
tité de particules solides que l‘on trouve habituellement en suspension.
classes dans lesquelles I‘échantillon a été subdivisé. Le pour-
Si, toutefois, une séparation plus précise entre les sédiments grossiers
centage de la masse totale de I’échantillon dont la dimension
et les sédiments moyens était nécessaire, celle-ci pourrait être obtenue
entre dans les limites de l’un de ces intervalles est présenté en
en suivant la procédure spécifiée en 8.2 pour les sédiments charriés sur
regard de l’intervalle. Ainsi, si les limites d’un intervalle sont
le fond et les matériaux du lit.
0,lO mm et 0,08 mm, le pourcentage de la masse totale de
I‘échantillon rentrant dans cette gamme de dimensions est indi-
8.2 Analyse de la dimension des particules dans
qué en regard de l’intervalle et appelé fréquence de cet inter-
les sédiments charriés sur le fond et les
valle de classe particulier.
matériaux du lit
Pour la distribution selon la dimension des matériaux les plus
En vue de l‘analyse des sédiments charriés sur le fond et des
grossiers, en particulier pour l‘analyse des sédiments charriés sur
matériaux du lit en ce qui concerne la distribution des particules
le fond ou des matériaux du lit, la distribution est obtenue avec
selon leur aimension et leur diamètre moyen, les échantillons
des intervalles de classe inégaux, mais pour la distribution selon
sont classés grosso modo en des échantillons d‘un diamètre
la dimension des matières en suspension, un intervalle de classe
supérieurà 0,5 mm et des échantillons d’un diamètre inférieur à
de 0,02 mm est adopté pour une gamme de 0,062 à 0,50 mm. Les
0,5 mm. Cette classification des materiaux en deux groupes est
particules de dimension supérieure à 0.50 mm et inférieure à
appropriée pour le calcul des sédiments charriés sur le fond.
0,062 mm sont classées grosso modo comme appartenant à la
((classe > 0,50 mm)) et à la ((classe < 0,062 mm)) respective-
Les méthodes pour l‘analyse des sédiments charriés sur le fond
ment.
et des matériaux du lit sont spécifiées dans l’annexe E.
La distribution selon la dimension des particules de sédiments
peut être déterminée par tamisage (lorsque les particules sont
8.3.2 Présentations graphiques
toutes grossières), par une combinaison de tamisage et de
vitesse de chute, ou bien indirectement par mesurage des vites-
ses de chute des particules dans une colonne de liquide. Cela
8.3.2.1 Les données résultant d’une analyse des dimensions
présenterait l‘avantage d‘utiliser seulement une mesure de dia-
des particules peuvent être présentées sous trois formes gra-
mètre pour la gamme complète des dimensions de tous les
phiques différentes :
sédiments, de préférence le diamètre de sédimentation, mais
ceci n‘est pas faisable étant donné que les grandes particules se
a) histogrammes;
déposeront très rapidement dans le liquide de sédimentation,
entraînant des difficultés de dispersion, et qu’elles nécessite-
b) polygones de fréquence et courbes de fréquence;
raient un équipement plus important aussi. Par ailleurs, les
dimensions du tamis et la quantité de matériaux disponibles
c) courbes cumulatives ou courbes de sommation de
apporteront une limite à la dimension des particules fines. C’est
dimension de particules.
pourquoi, en pratique, les particules les plus grossières des
sédiments en suspension (d’un diamètre supérieur à 0,25 mm)
La manière la plus simple de représenter les résultats de
et les particules les plus grossières des sédiments charriés sur le
l’analyse mécanique est de préparer un histogramme des don-
fond et des matériaux du lit (d’un diamètre supérieurà 0,5 mm)
nées. Le diamètre, en millimètres, est choisi comme variable
sont analysées par tamisage et tous les matériaux plus fins le
indépendante, tandis que la fréquence est la variable dépen-
sont par des techniques de sédimentation. Ceci peut conduireà
dante. En général, les intervalles de classe sont les abscisses, et
une petite rupture brusque de la courbe de distribution des par-
au-dessus de chaque classe, on dessine un rectangle vertical
ticules selon la dimension, laquelle peut être corrigée en se ser-
dont la largeur est égale à l‘intervalle de classe et la hauteur pro-
vant de la relation approximative suivante entre les diamètres :
portionnelle à la fréquence dans la classe (voir figure 2).
où
8.3.2.2 En dehors des histogrammes utilisés comme diagram-
mes de fréquence, un procédé courant en statistique consiste à
DSd est le diamètre de sédimentation;
indiquer les variations de fréquence par le moyen d’un dia-
D,, est le diamètre de tamisage; gramme linéaire au lieu de blocs rectangulaires. Ces diagram-
mes sont appelés polygones de fréquence (voir figure 3).
Dpd est le diamètre projeté.
8.3 Expression de la distribution des particules
8.3.2.3 Les courbes cumulatives de fréquence sont fondées
selon leur dimension
sur les données originales de distribution de fréquence, et sont
dessinées en inscrivant en ordonnées les quantités totales de
matériaux d’un diamètre supérieur ou inférieur à un diamètre
8.3.1 Tableaux de distribution des fréquences
donné. Deux types de courbes cumulatives sont possibles, la
Un tableau de distribution des fréquences doit être établi pour courbe des ((au-dessus den et celle des ((au-dessous de)). L‘une
la présentation des données de l’analyse des dimensions de et l’autre peuvent être utilisées, les deux fournissent le même
manière mét hod iq u e. genre d’information (voir figure 4).
4
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30 I i
a,
[5)
4-
C
g 20
O
a
O
Figure 2 - Exemple d’un histogramme pour la présentation
de la distribution des particules selon leur dimension
0,05 0,15 0,25 O, 35 0,45 0,55 0,65
Diamètre, mm
Figure 3 - Exemple d’un polygone de fréquence pour la présentation
de la distribution des particules selon leur dimension
5
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IS0 4365-1985 (FI
0,061 0,080 0,125 0,177 0,25 0,35
Diamètre, mm (échelle log1
Figure 4 - Exemple d'une courbe cumulative de fréquence pour la présentation
de la distribution des particules selon leur dimension
Ainsi le symbole E ne signifie pas la moyenne de la variable aléa-
8.3.3 Distribution fondamentale des matériaux de lit
toire ,Y, mais E est défini par log E comme étant la moyenne de
log x.
La distribution selon la dimension des matériaux de lit suit plus
ou moins la distribution logarithmique normale, c'est-à-dire le
NOTE ~ La variable aléatoire .Y dans ce cas est NDN, le diamètre de la
logarithme de la variable est distribué d'une manière normale.
dimension des Darticules.
La fonction cumulative de distribution est définie par l'équa-
9 Détermination de la densité relative
tion :
La méthode pour la détermination de la densité relative est spe-
log x - log E
P (x) = @J (U) où u = (O
0
NOTE - On peut calculer la densité à partir de la connaissance de la
densit6 relative.
La differentiation de la fonction cumulative de distribution
mène 8:
10 Détermination des caractéristiques de la
distribution des particules selon leur
dimension
1 (log x - log El2
-
-
}] d(log .Y)
Voir annexe G.
2 02
D'après la définition : 11 Traitement des données
Aussi bien pour le traitement manuel que pour le traitement
Moyenne (log x) = log E
automatique des données, des méthodes et des modes opéra-
toires systématiques sont nécessaires, suivant les besoins spé-
Variance (log .Y) = Moyenne {(log x - log EP) = 02 cifiques.
6
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W
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Annexe A
Détermination de la concentration des sédiments en suspension
selon la méthode par bvaporation
ou
A.l Mode opératoire
A.1.1 Déterminer le volume de I‘échantillon, ainsi que la
m4 - m3
~-
masse totale de I‘échantillon (sédiments + eau) plus la capacité
V
de la bouteille (d’un litre au moins) à 0,5 g près. Noter cette
masse comme étant la masse brute.
où
A.1.2 Laisser reposer I‘échantillon sans le remuer afin que les
est la masse de tare, en grammes, de la bouteille;
m,
sédiments se séparent et se déposent.
m2 est la masse brute, en grammes, de la bouteille plus
Décanter le liquide exempt de sédiments après qu’il apparaît
I‘échantillon;
visuellement être clair.
m3 est la masse, en grammes, du plat à évaporation;
A.1.3 Laver les sédiments restant dans la bouteille en utili-
sant le jet d‘eau d’un barboteur pour lavage et les transvaser sur
m4 est la masse, en grammes, du plat à évaporation plus
un plat à évaporation préalablement pesé. Enlever les sédi-
les sédiments secs;
ments collés aux côtés de la bouteille à l’aide d’une baguette de
verre a bout enveloppé de caoutchouc en prenant soin qu’il n’y
V est le volume de I’échantillon.
ait pas de pertes de matériaux au cours de la manipulation.
Déterminer la masse de la bouteille vide après séchage, en se
Exprimer le résultat en unités appropriées.
servant de la même balance et la noter en tant que tare.
A.1.4 Sécher I’échantillon dans le platà évaporation jusqu‘à
A.3 Note sur le mode opératoire
ce que toute l‘eau visible ait disparu. Chauffer alors le contenu
dans une étuve à 110 OC jusqu‘à obtention d‘une masse raison-
nablement constante. Cette méthode est satisfaisante lorsque l’on a affaire a des par-
ticules sédimentaires grossières. Avec des sédiments de grains
Refroidir le plat à évaporation dans un dessiccateur.
plus fins, le temps de déposition croît jusqu‘à ce que l’on attei-
gne une limite où la méthode devient impraticable. II devient
Peser le plat et le contenu à 0,001 g près
également peu désirable de décanter le liquide d’une zone pro-
che de la partie supérieure des matériaux déposés en raison des
risques d’entraîner certaines des particules extrêmement fines.
A.2 Expression des résultats
Le transport des sédiments sur un plat à évaporation devient
Calculer la concentration des sédiments en suspension, en
plus difficile étant donné l’importance relative d’eau de rincage
déterminant la concentration par rapportà la masse ou par rap- qui peut demander une autre période de déposition. L’utilisa-
port au volume de la suspension, d’après la formule
tion d’agents floculants réduira le temps de décantation mais ce
procédé introduit des matériaux supplémentaires et exige par
conséquent un facteur de correction, lequel est difficile à éva-
luer avec précision dans les estimations de routine.
7
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IS0 4365-1985 (FI
Annexe B
Détermination de la concentration des sédiments en suspension selon
la méthode par filtration en utilisant un filtre en papier
ou
B.l Mode opératoire
B.l.l Déterminer le volume de I’échantillon, ainsi que la
m4 - m3
masse totale de I‘échantillon (sédiments + eau) plus la bou-
V
teille à 0,5 g près. Noter cette masse comme étant la masse
brute.
où
B.1.2 Peser le filtre en papierà 0,001 g près et noter la masse
en tant que masse de tare du papier filtre (voir B.3.2). est la masse de tare, en grammes, de la bouteille;
m,
Mettre le papier filtre dans un entonnoir
m2 est la masse brute, en grammes, de la bouteille plus
I‘échantillon;
6.1.3 Laisser reposer I’échantillon sans le remuer pendant un
certain temps et ensuite verser le mélange d‘eau et de sédi-
m3 est la masse, en grammes, du platà évaporation plus le
ments dans l‘entonnoir en laissant l’eau filtrer normalement
papier filtre;
(voir 8.3.3).
Verser toute l’eau de I‘échantillon dans le papier filtre, et laver
m4 est la masse, en grammes, du platà évaporation plus le
les sédiments adhérant aux parois intérieures de la bouteille à
papier filtre et les sédiments secs;
échantillon dans le papier filtre au moyen d’un jet d’eau
distillée. Prendre particulièrement soin de bien enlever les
V est le volume de I‘échantillon.
sels dissous.
Peser la bouteille vide dans la même balance et noter la masse
Exprimer les résultats en unités appropriées.
en tant que masse de tare.
6.1.4 Après que toute l’eau sera passée par le filtre, plier et
placer le papier sur un plat à évaporation préalablement pesé.
B.3 Notes sur le mode opératoire
Sécher le contenu du plat à évaporation jusqu’à disparition de
toute l’eau visible, chauffer ensuite a 110 OC dans une étuve
B.3.1 Si le mélange eau-sédiments a un volume suffisam-
jusqu’à l’obtention d’une masse raisonnablement constante.
ment important pour qu’il ne puisse être versé en entier au
Enlever le plat à évaporation et son contenu de I’étuve et le pla-
début du filtrage, il convient soit de l’ajouter peu à peu, soit de
cer dans un dessiccateur à refroidir.
disposer l’ap
...
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