ISO/TR 9212:1992
(Main)Measurement of liquid flow in open channels — Methods of measurement of bedload discharge
Measurement of liquid flow in open channels — Methods of measurement of bedload discharge
Reviews the current status of direct and indirect bedload measurement techniques. The methods are mainly based on size distribution of the bedload material, channel width, depth and flow velocity. Includes discussion of various types of sampling devices and site selection.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Méthodes de mesurage du débit des matériaux charriés sur le fond
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
ISO
TECHNICAL
REPORT TR 9212
First edi tion
2-11-01
199
_----_---------- ------.--.----. -__-__-__-I___---=_I_~___
Measurement of liquid flow in open channels -
Methods for measurement of bedload discharge
Mestrre de d&it des liquides daus les cariaux dkouverts -- Methodes
sur Ie fond
de mesurage du d&it des materia ux c hau-ib
Reference number
ISO/TR 9212:1992(E)
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ISOITR 9212:1992(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national Standards bodies (ISO member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. 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
werk. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The main task of technical committees is to prepare International Stan-
dards, but in exceptional circumstances a technical committee may
propose the publication of a Technical Report of one of the following
types:
- type 1, w hen the requ ired support cannot b e obtained for the publi-
cation of an I nternatio nal Standard despite repeated e fforts;
1
-
type 2, when the subject is still under technical development or
where for any other reason there is the future but not immediate
possibility of an agreement on an International Standard;
- type 3, when a technical committee has collected data of a different
kind from that which is normally published as an International Stan-
dard (“state of the art”, for example).
Technical Reports of types 1 and 2 are subject to review within three
years of publication, to decide whether they tan be transformed into
International Standards. Technical Reports of type 3 do not necessarily
have to be reviewed until the data they provide are considered to be no
longer valid or useful.
ISO/TR 9212, which is a Technical Report of type 2, was prepared by
Technical Committee ISO/TC 113, Measurement of liquid flow in open
cijannels, Sub-Committee SC 6, Sediment transport.
This document is being issued in the type 2 Technical Report series of
publications (according to subclause G.4.2.2 of part 1 of the ISO/IEC Di-
rectives) as a “prospective Standard for provisional application” in the
field of measurement of bedload discharge, because there is an urgent
need for guidance on how Standards in this field should be used to meet
an identified need.
0 ISO 1992
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronie or mechanical, including photocopying ar*d microfilm, without
Permission in writing from the publisher.
International Organization for- Standardization
Case Postale 56 0 CH-121 1 Geneve 20 l Switzerlancj
Printed in Switzerland
ii
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ISO/TR 9212:1992(E)
This document is not to be regarded as an “International Standard”. It
is proposed for provisional so that information and experience of its use
in practice may be gathered. Comments on the content of this document
should be sent to the ISO Central Secretariat.
A review of this type 2 Technical Report will be carried out not later than
two years after its publication with the Options of: extension for another
two years; conversion into an International Standard; or withdrawal.
Annex A of this Technical Report is for information only.
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ISO/TR 9212:1992(E)
Introduction
Bedload generally is considered that Portion of the total Sediment
transported in a strearn that is in almost continuous contact with the
bed. Such Sediment creates numerous Problems for engineers respon-
sible for river management, especially in the design and Operation of
flood-control works, navigation channels and harbours, irrigation reser-
voirs and canals, and hydroelectric installations. Knowledge of bedload
transpot-t rate is necessary in designing reservoir capacity, because
virtually 100 % of all bedload material entering a reservoir accumulates
there. Bedload material must be kept from entering canals and
distributaries, and diversion structures must he designed to minimize
the transfer of bedload material from rivers to canals.
Bedload transport rates tan be measured either as mass per unit time
or volume per unit time. Volume measurernents generally must be con-
verted to a mass rate. Measurements of mass rates of movement are
made during short time periods (seconds, minutes), whereas measure-
ments of volume rates of movement are measured over longer time
periods (hours, days). Regardless of whether mass or volume rate is
measured, the average particle size distribution of the moving material
must be determined. Knowledge of particle size distribution is needed
to estimate the volume that the bedload material will occupy after it has
been deposited. Also, knowledge of particle size distribution should aid
in the estimation of bedload transport rates in other rivers transporting
Sediment.
The movement of bedload material seldom is uniform across the bed
of a river. Depending upon the river size and gradation, the bedload
material rnay move in various forrns, such as ripples, dunes or narrow
ribbons. Its downstream rate of movement also is extrernely variable. It
is very difficult to actually Sample the rate of movement in a river
Cross-section, or to determine and verify theoretical methods of esti-
mation.
iv
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_-~
TECHNICAL REPORT ISOITR 9212:1992(E)
Measurement of liquid flow in open channels - Methods for
measurement of bedload discharge
ISO 772:1988, Liquid flow measuremenf in open
1 Scope
channels - Vocabulary and symbols.
This Technical Report reviews the current Status of
ISO 4363:1977, Liquid f/ow measurement in open
direct and indirect bedload measurement tech-
channels - Mefhods for measurement of suspended
niques. The methods are mainly based on size dis-
Sediment.
tribution of the bedload material, channel width,
depth and flow velocity. This Technical Report out-
lines and explains several methods for direct and
indirect measurement of bedload in streams, in-
cluding discussion of various types of sampling de-
vices.
3 Definitions
The purposes in measuring bedload transport rates
are to:
For the purposes of this Technical Report, the defi-
nitions given in ISO 772 and ISO 4363 and the fol-
a) increase the accuracy of estimating total
lowing definitions apply.
Sediment load in rivers,
3.1 bedload-transport model: Mathematical relation
b) gain knowledge of bedload material transport
of hydraulic and Sediment variables which tan be
that cannot be completely measured by conven-
used to predict the bedload-transport rates of
tional suspended-Sediment collection methods,
Sediment.
c) provide data to calibrate or verify theoretical
3.2 bedload-Sampler efficiency: Ratio of the quan-
transport models,, and
tity of Sediment trapped in a bedload Sampler to the
quantity of the sedirnent in the stream that would be
d) provide information needed in the design of river
transported as bedload through the section occu-
diversion and entrainment structures.
pied by the Sampler without the Sampler in Position.
2 Normative references
The following Standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions
4 Units of measurement
of this Technical Report. At the time of publication,
the editions indicated were valid. All Standards are
subject to revision, and Parties to agreements based The units of measurement used in this Technical
on this Technical Report are encouraged to investi- Report are SI units. The transport rate of bedload is
expressed preferably in kilograms per metre (of
gate the possibility of applying the most recent edi-
tions of the Standards indicated below. Members of width) per second.
IEC and ISO maintain registers of currently valid
International Standards.
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ISO/TR 9212:1992(E)
b) AH other methods of measurement in which no
5 Measurement of bedload
mechanicai device or bedload-sampier is used.
5.2 Principle
5.1 General
52.1 Measurements using bedload Samplers
Two types of bedload transport measurement meth-
ods are used namely
7
52.1 .l Basket Sampler
a) Methods in which mechanical devices or samp-
This type of Sampler (see figures 1 to 4) generaHy is
lers are required. The bedload Sampler is de-
signed so it tan be placed directly on the composed of a frame covered with wire Screen or
mesh material on all sides except the front. The
channel bed in the flow or beneath the channel
bed to collect a Sample of the rnoving bedload bottom may be solid or mesh. The Sampler is placed
material over a specific time interval. A Sample an the channel bed, with the front perpendicular to
thus obtained should represent a time-averaged flow, to trap bedload material for a measured time
period.
mass per unit width per unit time.
NOTE - This samplet- is clas?ed as a basket Sampler with a solid bottom, No efficiency data is availahle.
Figure 1 - Muhlhofer Sampler (1932)
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ISO/TR 9212:1992(E)
j/
1’
;iii” VI
,, :
ib
This is a basket-type sampier desiqned in 1931. Similar to the Muhlhofer Sampler (figure l), 1 m lang, 25 cm hiqh
NOTE -
.
and 50 cm wide with back, sides and top of 4,5 cm mesh. The bottom is of Ioosely woven iron rings. For bedload material
10 mm to 50 mm diameter.
Figure 2 - Ehrenberger Sampler frame with mesh basket inserted into frame
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ISO/TR 9212:1992(E)
NOTE - This is a basket-type Sampler rnade of steel mesh used to Sample particle sizes from 5 mm to 75 mm. Tests show
efficiencies varying from 20 34 to 90 ?6,
depending upon particle size and transport rate of hedload.
Figure 3 --
Nesper Sampler (1937)
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ISOITR 9212:1992(E)
NOTE - This is a basket-type Sampler using loosely-woven iron t-ings that. conforrn to the shape of the bed. Efficiencies vary
with sarnpling time and transport rate of bedload.
Swiss federal authorities Sampler (1939)
Figure 4 -
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ISO/TR 9212:1992(E)
5.2.1.2 Pressure differente Sampler of a pressure drop at the exit due to a diverging
configuration between the entrance to the exit.
This type of Sampler (see figures 5 to 11) is designed These are flow-through Samplers that trap coarse
so the velocity of water entering the Sampler and the
material behind baffles or in a mesh bag attached
stream velocity are approximately the Same. Equal-
to the exit side or in a specially designed chamber.
ization of Vetocity is accomplished through creation
NOTE - This is a pressure-differente type of bedload Sampler. The SRIH Sampler was the first of this type to be developed.
A pressure-differente sarnpier is designed so that the entrance velocity is abouf equal to amhient sfream velocity. Such
Samplers tan Sample particles as small as fine sand to as iarge as 200 mm. Efficiencies at-e extremely variable.
Figure 5 - Scientific Research Institute of Hydrotechnics (SRIH) Sampler
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ISO/TR 9212:1992(E)
Dimensions in metres
Entrance
Rubber connect ion
1,7
.-_. - -.--- --.------.jrr
------------------ ___------- ---~ .--.__ .,__ _.-- - - _- _.-.--- -.-.-.-. .---
NOTE -- This is probably the best known of all pressure-differente type Samplers. The Arnhem or Dutch Sampler is com-
posed of a rigid rectangular entrance connected by a diverging rubber neck to a basket of 0,2 mtn to 0,3 mtn mesh. Effi-
ciencies are variable, but generally about 70 %.
Arnhem Sampler
Figure 6 -
7
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ISO/TR 9212:1992(E)
r-- ----- - -
/
NOTE - The Karolyi (1947) Sampler is a pressure-differente type Sampler for measuring bedload transport rates of coarse
sand and gravel. Tests indicate that sampling efficiency is about 45 96,
and does not appear to vary radically with velocity
or particle size. This Sampler has a ruhher-sheeted bottom which conforms to the shape of the hed.
Figure 7
- Karolyi Sampler
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ISO/TR 92123 992(E)
a) Sampler in operating Position
b) Flow Pattern through the Sampler
NOTE -- This pressure-differente type sampler was developed by Novak (1947) to measure transport ratc:s of 1 mm to
100 mm size particles. lt is a modified Karolyi Sampler, 130 cm long, 45 cm high, and 50 cm wide. Sampling efficiency has
been estimated to he about 70 %.
Figure 8 - VUV Sampler
9
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ISO/TR 9212:1992(E)
NOTE - Uppal and Gupta (1958) developed two pressure-differente type samplers for sand-size bedload, of internal design
similar to the l
laboratory.
Figure 9 -- Sampler B, Irrigation and Power Research Institute, Punjab
10
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ISO/TR 9212:1992(E)
Dimensions in millimetres
Bag to tafl attachment sprlng
0,2 mm mesh pol yester
monofl~ament
ALumInIum aLLoy weld tall pieces
except where slde ralls Joln tail
/-
Ra11 attachment bolt
254 L Hole for bag attachment sprlng
-F----------p
940
---7-.-
-------_-e-e_------ _
1
SLot toD rall Alumlnlum tublng f Illed
\ to fit tafl wlth lead af ter f ormlno
A
-I
ll\
0 0
II I )I
Alumfnlum aLLoy weld tall pleces
except where slde ralts Joln tall
- .
c- ----
where necessary
NOTE - This is the most recently developed (1971) pressure-differente type szlmpler. Field experiments indicate near
100 O/o sampling efficiency for sizes from about 0,5 rnrn to 16 mm. Laboratory studies indicate that sampling efficiencies
vary widely with particle size and transport rate.
Figure 10 - Helley-Smith bedload Sampler
11
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ISO/TR 9212:1992(E)
Dimensions in metres
N
0
,
----
ao
--
L ~ Oa6 -_----------.--
--L
NOTE - This is a direct rneasurement Sampler developed by Vinckers, Bijker and Schijft (1953). The hydraulic efficiency
varies fror-n about 1,09 for clear flow to about 1,O for extreme conditions. Sampling efficiency varies from about 93 % for
particle sizes finer than 0,2 mm to about 85 O/O for sizes finer than about 0,09 mm.
Figure 11 - Sphinx Sampler
12
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ISO/TR 9212:1992(E)
5.2.1.3 Slot or pit Sampler bedload material falls into the slot or pit where it is
trapped, removed after a given period of time (or
This type of Sampler (see figure 12) is a mechanical continuously), and analyzed to determine mass
device installed perpendicular to the direction of
transported and particle size distribution
flow across and beneath the channel bed. Moving
--- _ - -
--- - - --
-=r-q- -
-- - --J
M_ - .
c-.
- -
z- - -b- -- G.‘ T‘- \ _-.-.
- --
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- - --Xe
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--
-
, b /- - --
-
---- - --
*-- ’
< _
a -, - -’ -_ _/ -fl -
NOTE -. This Sampler is comprised of pits 1 m deep, 1 m lonq and 20 cm wide to collect bedload material and determine
%.
its particle size distribution.
Figure 12 - Muhlhofer pit Sampler
13
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ISO/TR 9212:1992(E)
rate of their movement monitored for a specified
52.2 Qther methods of bedload transport
time period
measurement
5.2.2.1 Differential measurements
5.3 Requirements of an ideal bedload
Such measurements may be used if three conditions
Sampler
exist simultaneously in a stream, namely
a) if the bedload particles are sand-size or smailer, In Order that the samples taken be truly represent-
ative of the bedload material of a river at the Point
b) if an artificial or natura1 turbulente section exists of sampling, the ideal bedload Sampler should fulfill
in which all moving Sediment is in Suspension, the following technical requirements.
and
a) It shall be calibrated for Sampler efficiency.
c) if there is a normal section nearby where
b) lt shall be designed to minirnize disturbances to
bedload material is moving along the bed.
normal bedload rnovetment. In particular, local
Suspended-Sediment sarnples may be collected
erosion near the Sampler mouth shall be avoided
from both the turbulent and normal sections by
so as to not form a scour hole.
Standard suspended-Sediment sampling techniques.
The differente between the total Sediment discharge
of the sam r mouth should be
The low er edge
C) Ple
measured in the turbulent section and the
wi th the river bed.
in quasi -perman ent cos 3tact
suspended-Sediment discharge measured in the
normal section should be considered a good esti-
d) The velocity of inflow at the rnouth of the Sampler
mate of the bedload discharge in the normal section.
shall be as close as possible to the ambient ve-
locity of the stream at the sampling Point, irre-
spective of what this velocity may be. This aspect
5.2.2.2 Sedimentation methods
is very irnportant if large satnpling errors are to
be avoided.
Periodic volumetric measurements of changes in
shape of deltoid deposits at river mouths may be
e) The mouth of the Sampler shall always face into
used to estimate bedload discharge. Periodic
the current and the Sample shall be taken, par-
volumetric measurements sf the accumulation of
allel to flow direction at the sampling Point, into
deposited Sediment behind dams or diversion
a specially designed charnber.
structures may be used to estimate bedload dis-
Charge over longer periods of time.
f) The mouth of the Sampler shall be outside the
Zone of the disturbances of the flow set up by the
5.2.2.3 Dune tracking
body of the Sampler and its operating qear, and
the flow lines shall be disturbed as‘ little as
Dune tracking is a hydrographic Survey method
possible, especially near the mouth.
used when the bed forms are dune-shaped. This
method involves the rnapping of a relatively short,
9) The Sampler shall be able to collect only those
L
straight resch of a channel under steady-flow con-
particles moving as bedload without contarn-
ditions. The average Parameters of the dune shapes
ination by suspended Sediment.
are measured, and the average velocity of dune
movement is determined.
h) The Sampler shal9 be portable, yet sufficiently
heavy to minimize deflection of the supporting
5.2.2.4 Remote sensing
cable from the vcrtical due to current drag. A
separate anchor is recommended for the samp-
Where the channel bed is clearly visible through the
ler wherever possible.
water, time-lapse photography techniques tan be
used to track the movement of bedload particles.
i) The Sampler shall be simple in design and robust
Acoustical sensing and recording devices tan also
in construction and shall require minimum
be used to track the movement
...
RAPPORT
ISO
TECC-INIQUE
TR 9212
Première édition
1992-I l-01
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts -- Méthodes de mesurage du débit
des matériaux charriés sur le fond
_-.-.
Measuremer,t of
liquid flow in oper, channek
Methods fol-
measuremer7t of bedload dischat-qe
8.
Numétro de référence
ISO/TR 9212:1992(F)
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ISO/TR 9212:1992(F)
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 en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes
internationales, mais, exceptionnellement, un comité technique peut
proposer la publication d’un rapport technique de l’un des types sui-
van ts:
- type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut
être réalisé en faveur de la publication d’une Norme internationale;
- type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dévelop-
pement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilité
d’un accord pour la publication d’une Norme internationale peut être
envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
- type 3, lorsqu’un comité technique a réuni des données de nature
différente de celles qui sont normalement publiées comme Normes
internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l’état
de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen
trois ans au plus tard après leur publication afin de décider even-
tuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rap-
ports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 9212, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comité
technique ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts, sous-comité SC 6, Transport solide.
Le présent document est publié dans la série des rapports techniques
de type 2 (conformément au paragraphe G.4.2.2 de la partie *l des Di-
rectives ISO/CEI) comme (>
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservhs. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique 01.~
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.
Organisation internationale cle normalisation
Case Postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO/TR 9212:1992(F)
dans le domaine du mesurage du débit des matériaux charriés sur le
fond, en raison de l’urgence d’avoir une indication quant à la manière
dont il convient d’utiliser les normes dans ce domaine pour répondre à
un besoin déterminé.
Ce document ne doit pas être considéré comme une ((Norme interna-
tionale,,. II est proposé pour une mise en œuvre provisoire, dans le but
de recueillir des informations et d’acquérir de l’expérience quant à son
application dans la pratique. Il est de règle d’envoyer les observations
éventuelles relatives au contenu de ce document au Secrétariat central
de I’ISO.
II sera procédé à un nouvel examen de ce rapport technique de type 2
deux ans au plus tard après sa publication, avec la faculté d’en prolon-
ger la validité pendant deux autres années, de le transformer en Norme
internationale ou de l’annuler.
présent Rapport technique est donnée uniquement à titre
L’ann exe A du
d’info rmation.
. . .
III
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ISO/TR 9212:1992(F)
Introduction
Par charriage de fond on entend généralement la partie de la charge
totale de sédiments transportés par un cours d’eau qui se trouve en
contact presque continu avec le lit. Ces sédiments posent de nombreux
problèmes aux ingénieurs responsables de I’aménaoement des cours
d’eau, et notamment pour tout ce qui concerne la’&conception et le
fonctionnement des ouvrages de défer,se contre les crues des chenaux
de navigation et des ports, des réservoirs de canaux d’irrigation et des
installations hydro-électriques. II est absolument nécessaire de connaî-
tre le débit de charriaqe pour calculer la capacité d’un réservoir dans
la mesure où 100 76 dès sédiments charriés sur le fond qui entrent dans
un réservoir y restent accumulés. Il faut donc empêcher que les maté-
riaux charriés pénètrent dans les canaux et les défluents, et des struc-
tures de dérivation doivent être concues pour empêcher au maximum
leur déversement des cours d’eau dahs les canaux.
Les débits de charriage se calculent en masse par unité de temps ou
en volume par unité de temps, les mesures de volume étant géné-
ralement convertibles en mesures de masse. Les mesurages en masse
se font sur de brefs intervalles de temps (secondes ou minutes) tandis
que les mesurages en volume requièrent de plus longues périodes
(heures, jours).
Quel que soit le paramètre mesuré (masse ou volume), il convient de
déterminer la distribution granulométrique moyenne des matériaux
charriés. II est en effet nkessaire de connaître cette distribution gra-
nulométrique pour estimer le volume qu’occuperont les sédiments
charriés une fois déposés. Cette connaissance devrait également aider
à estimer les débits de charriage dans d’autres cours d’eau à
sédiments.
Le mouvement des matériaux de charriage est rarement uniforme sur
le lit d’un cours d’eau. Selon leur dimension et leur distribution les ma-
tériaux se dkplaceront de diverses manières: en ondulation, en dunes
ou en rubans étroits. La vitesse de déplacement aval est également
extrêmement variable. II est donc très difficile de procéder aux échan-
tillonnages nécessaires dans une section droite de cours d’eau ou de
déterminer et de vérifier les méthodes théoriques d’estimation.
---------------------- Page: 4 ----------------------
RAPPORT TECHNIQUE
ISO/TR 9212:1992(F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Méthodes de mesurage du débit des matériaux charriés sur
le fond
est sujette à révision et les parties prenantes des
1 Domaine d’application
accords fondés sur le présent Rapport technique
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
Le présent Rapport technique fait le point de l’évo-
les éditions les plus récentes des normes indiquées
lution actuelle des techniques directes et indirectes
ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possè-
de mesurage des matériaux de charriage. Les tech-
dent le registre des Normes internationales en vi-
niques se fondent principalement sur la distribution
gueur à un moment donné.
granulométrique des matériaux charriés, la largeur
et la profondeur des chenaux et la vitesse de
ISO 772:1988, n/lesure de débit des liquides dans les
l’écoulement.
canaux découverts --- Vocabulaire et symboles.
Le présent Rapport technique présente et explique
ISO 4363:1977, Mesure de débit des liquides dans les
plusieurs méthodes de mesurage direct et de me-
canaux découverts --- Méthodes de mesurage des
surage indirect des matériaux charries sur le fond
sédiments en suspension.
dans les cours d’eau ainsi que l’examen de divers
types d’échantillonneurs.
Le mesurage des débits de charriage a pour objet:
3 Définitions
a) d’augmenter la précision d’estimation de la
Pour les besoins du présent Rapport technique, les
charge sédimentaire totale des cours d’eau,
définitions données dans I’ISO 772 et I’ISO 4363 et
les définitions suivantes s’appliquent.
b) de mieux connaître le charriage de fond que ne
peuvent pas mesurer complétement les métho-
3.1 modèle de charriage de fond: Modèle mathé-
des classiques de prélévement des sédiments
matique fondé sur les relations entre variables hy-
en suspension,
drauliques et variables caractéristiques des
s@diments, qui sert à prévoir le débit de charriage
c) de recueillir les données nécessaires à l’étalon-
des sédiments.
nage ou à la vérification des modèles théoriques
de charriage, et
3.2 rendement d’un échantillonneur de matériaux
d) de fournir les données nécessaires à la concep- de charriage: Rapport de ta quantité de sédiments
tion des ouvrages de dérivation et d’entraî- retenus par un échantillonneur à la quantité de
nement. sediments presents dans les cours d’eau qui avaient
été charriés dans la section occupée par I’échan-
tillonneur en l’absence de celui-ci.
2 Références normatives
4 Unités de mesure
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite,
Les unités de mesure utilisées dans le présent
constituent des dispositions valables pour le présent
Rapport technique sont celles du SI. II est préférable
Rapport technique. Au moment de la publication, les d’exprimer le charriage en kilogrammes par mètre
éditions indiquées etaient en vigueur. ‘Toute norme
(de largeur) par seconde.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
b) Toutes les autres méthodes qui ne font pas appel
5 Mesurage du charriage
à des dispositifs ou échantillonneurs mécani-
ques.
5.1 Généralités
5.2 Principe
Deux ty pes de mét hodes de mesurage du charriage
5.2.1 Mesurage à l’aide d’échantillonneurs
sont tra .itées:
a) Les méthodes faisant appel à des dispositifs ou 5.2.1 .l Panier échantillonneur
échantillonneurs mécaniques. L’échantillonneur
est concu de facon à pouvoir être posé direc- Ce type d’échantillonneur (voir figures 1 à 4) est
tement sur le lit du cours d’eau, au milieu de constitué en règle générale d’un cadre revêtu d’une
l’écoulement ou a être enfoncé dans le lit de fa- toile métallique perforée sur tous les côtés sauf à
l’avant et d’un fond plein ou perforé. L’échantillon-
con à recueillir sur un laps de temps défini un
échantillon des matériaux de charriage en mou- neur est posé sur le lit du chenal! l’avant étant per-
vement. L’échantillon ainsi recueilli représente pendiculaire à l’écoulement pour recueillir les
une masse intégrée dans le temps par unit6 de matériaux de charriage sur 1~13 laps de temps déter-
largeur par unité de temps. miné.
NOTE - Cet échantillonneur est classé dans la cateqorie des paniers échantillonneurs à fond plein. On ne dispose pas de
.
données sur son rendement.
Figure 1 - Échantillonneur de Muhlhofer (1932)
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
NOTE -. C’est un échantillonneur de type panier concu en 1931. Similaire à I’échantillonneur de Muhlhofer (figure 1) 1 m
de long, 25 cm de haut et 50 cm de large en toile métallique de maille 4,5 mm, sur les ciités, l’arrière et le dessus. Le’fond
est constitué de cercles en toile métallique. Pour matériaux de 10 mm à 50 mm de diamstre.
Figure 2 -
Cadre échantillonneur Ehrenberger avec panier perforé incorporé
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
NOTE -- C’est un échantillonnew de type panier en toile métallique utilisé pour échantillonner des particules de 5 mm à
75 mm. Les essais ont donné des rendements variant de 20 O/o à 90 96, selon la granuIom&ie et le débit de charriage.
Figure 3 - Échantillonneur de Nesper (1937)
---------------------- Page: 8 ----------------------
f
b
3
n
iL
c
-
-.
rc
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
5.2.1.2 Échantillonneur à pression différentielle à la sortie, rendue possible par la forme divergente
donnée à l’appareil entre l’entrée et la sortie. II
Ce type d’échantillonneur (voir figures 5 à 11) est s’agit d’échantillonneurs à écoulement libre qui en-
concu pour avoir une vitesse d’entrée sensiblement ferment les matériaux grossiers derrière des
égale à la vitesse de l’écoulement. L’égalisation des chicans ou dans un panier à maille fixé à leur sortie
vitesses s’obtient grâce à la diminution de pression ou sur une enceinte spéciale.
Section
NOTE - C’est un Cchantillonneur du type à pression différentielle. L’échantillonneur SRIH a été le premier 6chantillonneur
de ce type mis au point. Cet khantillonneur est concu de manière que la vitesse d’entree soit A peu près égale à la vitesse
de l’écoulement. II peut échantillonner des particulk aussi fines que le sable mais pouvant aussi atteindre 200 mm. Son
rendement est extremement variable.
Figure 5 - Échanlillonneur de l’institut de recherche scientifique hydrotechnique (SRIH)
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
Dimensions en mètres
-7
Entree
--l
OI
0
/
/
/
- Panler a nrallles
/
Raccord et1 caoutchouc -
(
--
1.7
.------.---------- P-P.*
rc
NOTE - C’est probablement le plus connu des échantillonneurs à pression différentielle. L’échantillonneur hollandais, dit
d’Arnhem, se compose d’une entrée rectangulaire rigide raccordée par un divergent en caoutchouc à un panier à mailles
de 0,2 mm à 0,3 mm. Son rendement est variable mais généralement de l’ordre de 70 %.
Figure 6 - Échantillonneur d’Arnhem
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
NOTE - L’échantillonneur de Karolyi (1947) est un échantillonneur à pression différentielle qui mesure le débit de charriage
des sables et graviers grossiers. Les essais ont donné des rendements d’environ 45 96
mais qui ne semblent pas varier
en fonction de la vitesse ou de la granulométrie. Cet échantillonneur possède un fond en caoutchouc qui s’adapte à la
configuration du lit.
Figure 7 - Échantillonneur de Karolyi
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
a) Échantillonneur en position de fonctionnement
b)
Spectre d’écoulement à travers I’échantillonneur
NOTE -- Cet échantillonneur a été mis au point par Novak (1947) pour mesurer le débit de charriage de particules de
1 mm à 100 mm. II s’agit d’un échantillonneur de Karolyi modifié de 130 cm de long, 45 cm de haut. et 50 cm de large. Son
rendement a été estime à 700~0.
Figure 8 - Échantillonnew VUV
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISOITR 9212:1992(F)
NOTE - Uppal et Gupta (1958) ont mis au point deux types d’échantillonneurs à pression différentielle pour échantillonner
les sables de charriage. Leur conception interne est la même que celle des échantillonneurs de Karolyi et VUV. Le ren-
dement d’échantillonnage est estimé à 90 % sur la foi des études sur modèle effectuées en laboratoire.
Figure 9 - Échantillonneur B de l’Institut d’irrigation et de recherche électrique de Punjab
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
Dimensions en millimètres
Ressort de fixation du panier
Tamls h mallles de 02 mm en
polyester monotllament
Flxattons par palnts
Aflett e en allage d’alumlnfum
/-
y Boulon de flxatlon des tubes
102
.
---.-.-
P
I -T
0 0
t t
\
254 - Trou pour le ressort de fixation dl I panier
--.-----a-.--
940
Ralnure pour la tlxa- Tubes d’alumlnlum lest& de
tlon de l’empennage plomb apr& La f abrlcatlon
hr
- Allettes en allage d’alumlnlum
Écarteurs de tube,
Y
SI Wessalre
NOTE - C’est un échantillonneur à pression différentielle du type le plus récemment mis au point (1971). Les expériences
in situ donnent un rendement voisin de 100 O/o pour les particules de 0,5 mm à 16 mm environ. Les études en laboratoire
montrent que le rendement varie largement selon la granulométrie et le débit de charriage.
Figure 10 - Échantillonneur de Helley-Smith
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
Dimensions en mètres
0.6
e -------.---- ~-_~~~----__--- ---_._--
NOTE - C’est un échantillonneur à mesurage direct, mis au point par Vinckers, Bijker et Schijft (1953). Le rendement hy-
draulique varie de 1,09 pour des débits limpides jusqu’à 1,O pour des conditions extrêmes. Le rendement de I’échantillon-
nage varie de 93 o/o pour des particules de taille inférieure à 0,2 mm jusqu’à 85 % pour des particules de taille plus petite
que 0,09 mm environ.
Figure 11 -- Échantillonneur Sphinx
12
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
5.2.1.3 Échantillonneur à fentes ou à trous les trous où ils sont retenus prisonniers. Ils sont re-
cueillis à intervalles de temps déterminés (ou en
Ce type d’échantillonneur (voir figure 12) est consti-
continu) et analysés de facon à déterminer la masse
tué d’un dispositif enfoncé dans le lit du chenal
des matériaux charriés et leur distribution granulo-
perpendiculairement au sens de l’écoulement. Les
métrique.
matériaux charriés tombent dans les fentes ou dans
-.
A. -. .
. . .
-.*
-- -
s .\.
l m de lcwra et 20 cm de large pour recueillir les
NOTE - Cet bchantillonneur poss&de des trous de 1 m de profondeur, \I
matériaux charriés et déterminer leur granulornétrie.
Figure 12 - Échantillonneur à trous de Muhlhofer
13
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
52.2 Autres méthodes de mesurage du charriage 5.2.2.5 Traceurs
La méthode utilisant des traceurs consiste en I’in-
5.2.2.1 Mesurages différentiels
jection de particules de traceurs facilement identi-
fiables, de masse et de taille connues dans le
Les mesurages différentiels peuvent être utilisés si
chenal, et le contrôle de leur vitesse de dépla-
trois conditions sont réunies dans le cours d’eau, à
cement sur un laps de temps déterminé.
savoir:
a) si les pa rticul es des matériaux du lit ont la taille
du sable ou u ne taill e plus fine,
5.3 Caractéristiques d’un échantillonneur
b) si une turbulence naturelle ou artificielle existe
idéal
qui maintient tous les sédiments en suspension,
et
L’échantillonneur idéal pour donner des échan-
tillons vraiment représentatifs des matériaux de
c) si dans une section normale voisine, les maté-
charriage au point d’échantillonnage doit présenter
riaux charriés se déplacent le long du lit.
les caractéristiques techniques suivantes.
Les échantillons de sédiments en suspension peu-
a) II doit être étalonné à son rendement optimal.
vent être prélevés par des techniques d’échan-
tillonnage normales pour sédiments en suspension
b) II doit être concu de manière à perturber le
dans les sections turbulente et normale. La diffé-
rnoins possible lk mouvement normal des maté-
rence entre le débit total de sédiments mesuré dans
riaux charriés. Il est en particulier indispensable
la section turbulente et le débit de sédiments en
d’éviter toute érosion locale et donc les
suspension mesuré dans la section normale consti-
affouillements au voisinage de l’ouverture de
tue une bonne estimation du débit charrié dans la
I’échantillonneur.
section normale.
c) Le bord inférieur de l’ouverture de I’échantillon-
5.2.2.2 Méthodes par sédimentation
nage doit se trouver en contact quasi permanent
avec le lit du cours d’eau.
Des mesurages volumétriques périodiques des
changements de forme des dépôt deltoïdes à I’em-
d) La vitesse d’entrée de I’ecoulement dans
bouchure des cours d’eau peuvent servir à évaluer
I’échantillonneur doit 6tre aussi voisine que
le débit charrié sur des périodes de temps plus
possible de la vitesse locale du cours d’eau au
longues. Ce débit peut être estimé par des mesu-
point d’échantillonnage, quelle que soit cette vi-
rages volumétriques périodiques de l’accumulation
tesse. Cet aspect est essentiel si l’on veut éviter,
de dépôts sédimentaires derrière les barrages ou
les grosses erreurs d’échantillonnage.
\
ouvrages de dérivation.
e) L’ouverture de I’échantillonneur doit toujours se
trouver face au courant et l’échantillon doit être
5.2.2.3 Repérage du déplacement des dunes
recueilli parallèlement au sens d’écoulement en
un point d’échantillonnage situé dans une
C’est une méthode de topométrie hydrographique
chambre spécialement conque à cet effet.
utilisée lorsque le 1i.t forme des dunes. Cette mé-
thode consiste à établir la carte d’un bief assez
f) L’ouverture de I’échantitlonneur doit se situer en
court mais rectiligne dans les conditions de débit
dehors de toute zone de perturbation de I’écou-
permanent. On mesure les paramètres moyens de
. lement par le corps et le mécanisme de I’échan-
la forme des dunes et l’on détermine la vitesse
tillonneur. Le spectre d’écoulement doit être
moyenne de déplacement de celles-ci.
aussi peu perturbé que possible, et encore
moins au niveau de l’ouverture.
5.2.2.4 Télémesure
g) L’échantillonneur doit 6tre capable de ne re-
Lorsque le lit apparaît clairement au fond de l’eau,
cueillir que les particules charriées, et non les
on peut utiliser des techniques photographiques en
sédiments en suspension.
accéléré pour repérer le mouvement des particules
des matériaux du lit. Des dispositifs acoustiques de
h) L’échantillonneur doit être portatif mais, toute-
détection et d’enregistrement permettent également
fois, suffisamment lourd pour limiter le fléchis-
de suivre le mouvement des trés gros matériaux du
sement du câble de support vertical sous l’effet
lit selon le principe que le bruit provoqué par le choc du courant. Dans la mesure du p
...
RAPPORT
ISO
TECC-INIQUE
TR 9212
Première édition
1992-I l-01
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts -- Méthodes de mesurage du débit
des matériaux charriés sur le fond
_-.-.
Measuremer,t of
liquid flow in oper, channek
Methods fol-
measuremer7t of bedload dischat-qe
8.
Numétro de référence
ISO/TR 9212:1992(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
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 en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes
internationales, mais, exceptionnellement, un comité technique peut
proposer la publication d’un rapport technique de l’un des types sui-
van ts:
- type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut
être réalisé en faveur de la publication d’une Norme internationale;
- type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dévelop-
pement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilité
d’un accord pour la publication d’une Norme internationale peut être
envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
- type 3, lorsqu’un comité technique a réuni des données de nature
différente de celles qui sont normalement publiées comme Normes
internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l’état
de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen
trois ans au plus tard après leur publication afin de décider even-
tuellement de leur transformation en Normes internationales. Les rap-
ports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 9212, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comité
technique ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts, sous-comité SC 6, Transport solide.
Le présent document est publié dans la série des rapports techniques
de type 2 (conformément au paragraphe G.4.2.2 de la partie *l des Di-
rectives ISO/CEI) comme (>
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservhs. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique 01.~
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.
Organisation internationale cle normalisation
Case Postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
dans le domaine du mesurage du débit des matériaux charriés sur le
fond, en raison de l’urgence d’avoir une indication quant à la manière
dont il convient d’utiliser les normes dans ce domaine pour répondre à
un besoin déterminé.
Ce document ne doit pas être considéré comme une ((Norme interna-
tionale,,. II est proposé pour une mise en œuvre provisoire, dans le but
de recueillir des informations et d’acquérir de l’expérience quant à son
application dans la pratique. Il est de règle d’envoyer les observations
éventuelles relatives au contenu de ce document au Secrétariat central
de I’ISO.
II sera procédé à un nouvel examen de ce rapport technique de type 2
deux ans au plus tard après sa publication, avec la faculté d’en prolon-
ger la validité pendant deux autres années, de le transformer en Norme
internationale ou de l’annuler.
présent Rapport technique est donnée uniquement à titre
L’ann exe A du
d’info rmation.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
Introduction
Par charriage de fond on entend généralement la partie de la charge
totale de sédiments transportés par un cours d’eau qui se trouve en
contact presque continu avec le lit. Ces sédiments posent de nombreux
problèmes aux ingénieurs responsables de I’aménaoement des cours
d’eau, et notamment pour tout ce qui concerne la’&conception et le
fonctionnement des ouvrages de défer,se contre les crues des chenaux
de navigation et des ports, des réservoirs de canaux d’irrigation et des
installations hydro-électriques. II est absolument nécessaire de connaî-
tre le débit de charriaqe pour calculer la capacité d’un réservoir dans
la mesure où 100 76 dès sédiments charriés sur le fond qui entrent dans
un réservoir y restent accumulés. Il faut donc empêcher que les maté-
riaux charriés pénètrent dans les canaux et les défluents, et des struc-
tures de dérivation doivent être concues pour empêcher au maximum
leur déversement des cours d’eau dahs les canaux.
Les débits de charriage se calculent en masse par unité de temps ou
en volume par unité de temps, les mesures de volume étant géné-
ralement convertibles en mesures de masse. Les mesurages en masse
se font sur de brefs intervalles de temps (secondes ou minutes) tandis
que les mesurages en volume requièrent de plus longues périodes
(heures, jours).
Quel que soit le paramètre mesuré (masse ou volume), il convient de
déterminer la distribution granulométrique moyenne des matériaux
charriés. II est en effet nkessaire de connaître cette distribution gra-
nulométrique pour estimer le volume qu’occuperont les sédiments
charriés une fois déposés. Cette connaissance devrait également aider
à estimer les débits de charriage dans d’autres cours d’eau à
sédiments.
Le mouvement des matériaux de charriage est rarement uniforme sur
le lit d’un cours d’eau. Selon leur dimension et leur distribution les ma-
tériaux se dkplaceront de diverses manières: en ondulation, en dunes
ou en rubans étroits. La vitesse de déplacement aval est également
extrêmement variable. II est donc très difficile de procéder aux échan-
tillonnages nécessaires dans une section droite de cours d’eau ou de
déterminer et de vérifier les méthodes théoriques d’estimation.
---------------------- Page: 4 ----------------------
RAPPORT TECHNIQUE
ISO/TR 9212:1992(F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Méthodes de mesurage du débit des matériaux charriés sur
le fond
est sujette à révision et les parties prenantes des
1 Domaine d’application
accords fondés sur le présent Rapport technique
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer
Le présent Rapport technique fait le point de l’évo-
les éditions les plus récentes des normes indiquées
lution actuelle des techniques directes et indirectes
ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possè-
de mesurage des matériaux de charriage. Les tech-
dent le registre des Normes internationales en vi-
niques se fondent principalement sur la distribution
gueur à un moment donné.
granulométrique des matériaux charriés, la largeur
et la profondeur des chenaux et la vitesse de
ISO 772:1988, n/lesure de débit des liquides dans les
l’écoulement.
canaux découverts --- Vocabulaire et symboles.
Le présent Rapport technique présente et explique
ISO 4363:1977, Mesure de débit des liquides dans les
plusieurs méthodes de mesurage direct et de me-
canaux découverts --- Méthodes de mesurage des
surage indirect des matériaux charries sur le fond
sédiments en suspension.
dans les cours d’eau ainsi que l’examen de divers
types d’échantillonneurs.
Le mesurage des débits de charriage a pour objet:
3 Définitions
a) d’augmenter la précision d’estimation de la
Pour les besoins du présent Rapport technique, les
charge sédimentaire totale des cours d’eau,
définitions données dans I’ISO 772 et I’ISO 4363 et
les définitions suivantes s’appliquent.
b) de mieux connaître le charriage de fond que ne
peuvent pas mesurer complétement les métho-
3.1 modèle de charriage de fond: Modèle mathé-
des classiques de prélévement des sédiments
matique fondé sur les relations entre variables hy-
en suspension,
drauliques et variables caractéristiques des
s@diments, qui sert à prévoir le débit de charriage
c) de recueillir les données nécessaires à l’étalon-
des sédiments.
nage ou à la vérification des modèles théoriques
de charriage, et
3.2 rendement d’un échantillonneur de matériaux
d) de fournir les données nécessaires à la concep- de charriage: Rapport de ta quantité de sédiments
tion des ouvrages de dérivation et d’entraî- retenus par un échantillonneur à la quantité de
nement. sediments presents dans les cours d’eau qui avaient
été charriés dans la section occupée par I’échan-
tillonneur en l’absence de celui-ci.
2 Références normatives
4 Unités de mesure
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite,
Les unités de mesure utilisées dans le présent
constituent des dispositions valables pour le présent
Rapport technique sont celles du SI. II est préférable
Rapport technique. Au moment de la publication, les d’exprimer le charriage en kilogrammes par mètre
éditions indiquées etaient en vigueur. ‘Toute norme
(de largeur) par seconde.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
b) Toutes les autres méthodes qui ne font pas appel
5 Mesurage du charriage
à des dispositifs ou échantillonneurs mécani-
ques.
5.1 Généralités
5.2 Principe
Deux ty pes de mét hodes de mesurage du charriage
5.2.1 Mesurage à l’aide d’échantillonneurs
sont tra .itées:
a) Les méthodes faisant appel à des dispositifs ou 5.2.1 .l Panier échantillonneur
échantillonneurs mécaniques. L’échantillonneur
est concu de facon à pouvoir être posé direc- Ce type d’échantillonneur (voir figures 1 à 4) est
tement sur le lit du cours d’eau, au milieu de constitué en règle générale d’un cadre revêtu d’une
l’écoulement ou a être enfoncé dans le lit de fa- toile métallique perforée sur tous les côtés sauf à
l’avant et d’un fond plein ou perforé. L’échantillon-
con à recueillir sur un laps de temps défini un
échantillon des matériaux de charriage en mou- neur est posé sur le lit du chenal! l’avant étant per-
vement. L’échantillon ainsi recueilli représente pendiculaire à l’écoulement pour recueillir les
une masse intégrée dans le temps par unit6 de matériaux de charriage sur 1~13 laps de temps déter-
largeur par unité de temps. miné.
NOTE - Cet échantillonneur est classé dans la cateqorie des paniers échantillonneurs à fond plein. On ne dispose pas de
.
données sur son rendement.
Figure 1 - Échantillonneur de Muhlhofer (1932)
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
NOTE -. C’est un échantillonneur de type panier concu en 1931. Similaire à I’échantillonneur de Muhlhofer (figure 1) 1 m
de long, 25 cm de haut et 50 cm de large en toile métallique de maille 4,5 mm, sur les ciités, l’arrière et le dessus. Le’fond
est constitué de cercles en toile métallique. Pour matériaux de 10 mm à 50 mm de diamstre.
Figure 2 -
Cadre échantillonneur Ehrenberger avec panier perforé incorporé
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
NOTE -- C’est un échantillonnew de type panier en toile métallique utilisé pour échantillonner des particules de 5 mm à
75 mm. Les essais ont donné des rendements variant de 20 O/o à 90 96, selon la granuIom&ie et le débit de charriage.
Figure 3 - Échantillonneur de Nesper (1937)
---------------------- Page: 8 ----------------------
f
b
3
n
iL
c
-
-.
rc
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ISO/TR 9212:1992(F)
5.2.1.2 Échantillonneur à pression différentielle à la sortie, rendue possible par la forme divergente
donnée à l’appareil entre l’entrée et la sortie. II
Ce type d’échantillonneur (voir figures 5 à 11) est s’agit d’échantillonneurs à écoulement libre qui en-
concu pour avoir une vitesse d’entrée sensiblement ferment les matériaux grossiers derrière des
égale à la vitesse de l’écoulement. L’égalisation des chicans ou dans un panier à maille fixé à leur sortie
vitesses s’obtient grâce à la diminution de pression ou sur une enceinte spéciale.
Section
NOTE - C’est un Cchantillonneur du type à pression différentielle. L’échantillonneur SRIH a été le premier 6chantillonneur
de ce type mis au point. Cet khantillonneur est concu de manière que la vitesse d’entree soit A peu près égale à la vitesse
de l’écoulement. II peut échantillonner des particulk aussi fines que le sable mais pouvant aussi atteindre 200 mm. Son
rendement est extremement variable.
Figure 5 - Échanlillonneur de l’institut de recherche scientifique hydrotechnique (SRIH)
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
Dimensions en mètres
-7
Entree
--l
OI
0
/
/
/
- Panler a nrallles
/
Raccord et1 caoutchouc -
(
--
1.7
.------.---------- P-P.*
rc
NOTE - C’est probablement le plus connu des échantillonneurs à pression différentielle. L’échantillonneur hollandais, dit
d’Arnhem, se compose d’une entrée rectangulaire rigide raccordée par un divergent en caoutchouc à un panier à mailles
de 0,2 mm à 0,3 mm. Son rendement est variable mais généralement de l’ordre de 70 %.
Figure 6 - Échantillonneur d’Arnhem
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
NOTE - L’échantillonneur de Karolyi (1947) est un échantillonneur à pression différentielle qui mesure le débit de charriage
des sables et graviers grossiers. Les essais ont donné des rendements d’environ 45 96
mais qui ne semblent pas varier
en fonction de la vitesse ou de la granulométrie. Cet échantillonneur possède un fond en caoutchouc qui s’adapte à la
configuration du lit.
Figure 7 - Échantillonneur de Karolyi
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO/TR 9212:1992(F)
a) Échantillonneur en position de fonctionnement
b)
Spectre d’écoulement à travers I’échantillonneur
NOTE -- Cet échantillonneur a été mis au point par Novak (1947) pour mesurer le débit de charriage de particules de
1 mm à 100 mm. II s’agit d’un échantillonneur de Karolyi modifié de 130 cm de long, 45 cm de haut. et 50 cm de large. Son
rendement a été estime à 700~0.
Figure 8 - Échantillonnew VUV
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISOITR 9212:1992(F)
NOTE - Uppal et Gupta (1958) ont mis au point deux types d’échantillonneurs à pression différentielle pour échantillonner
les sables de charriage. Leur conception interne est la même que celle des échantillonneurs de Karolyi et VUV. Le ren-
dement d’échantillonnage est estimé à 90 % sur la foi des études sur modèle effectuées en laboratoire.
Figure 9 - Échantillonneur B de l’Institut d’irrigation et de recherche électrique de Punjab
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ISO/TR 9212:1992(F)
Dimensions en millimètres
Ressort de fixation du panier
Tamls h mallles de 02 mm en
polyester monotllament
Flxattons par palnts
Aflett e en allage d’alumlnfum
/-
y Boulon de flxatlon des tubes
102
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P
I -T
0 0
t t
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254 - Trou pour le ressort de fixation dl I panier
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940
Ralnure pour la tlxa- Tubes d’alumlnlum lest& de
tlon de l’empennage plomb apr& La f abrlcatlon
hr
- Allettes en allage d’alumlnlum
Écarteurs de tube,
Y
SI Wessalre
NOTE - C’est un échantillonneur à pression différentielle du type le plus récemment mis au point (1971). Les expériences
in situ donnent un rendement voisin de 100 O/o pour les particules de 0,5 mm à 16 mm environ. Les études en laboratoire
montrent que le rendement varie largement selon la granulométrie et le débit de charriage.
Figure 10 - Échantillonneur de Helley-Smith
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ISO/TR 9212:1992(F)
Dimensions en mètres
0.6
e -------.---- ~-_~~~----__--- ---_._--
NOTE - C’est un échantillonneur à mesurage direct, mis au point par Vinckers, Bijker et Schijft (1953). Le rendement hy-
draulique varie de 1,09 pour des débits limpides jusqu’à 1,O pour des conditions extrêmes. Le rendement de I’échantillon-
nage varie de 93 o/o pour des particules de taille inférieure à 0,2 mm jusqu’à 85 % pour des particules de taille plus petite
que 0,09 mm environ.
Figure 11 -- Échantillonneur Sphinx
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ISO/TR 9212:1992(F)
5.2.1.3 Échantillonneur à fentes ou à trous les trous où ils sont retenus prisonniers. Ils sont re-
cueillis à intervalles de temps déterminés (ou en
Ce type d’échantillonneur (voir figure 12) est consti-
continu) et analysés de facon à déterminer la masse
tué d’un dispositif enfoncé dans le lit du chenal
des matériaux charriés et leur distribution granulo-
perpendiculairement au sens de l’écoulement. Les
métrique.
matériaux charriés tombent dans les fentes ou dans
-.
A. -. .
. . .
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s .\.
l m de lcwra et 20 cm de large pour recueillir les
NOTE - Cet bchantillonneur poss&de des trous de 1 m de profondeur, \I
matériaux charriés et déterminer leur granulornétrie.
Figure 12 - Échantillonneur à trous de Muhlhofer
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ISO/TR 9212:1992(F)
52.2 Autres méthodes de mesurage du charriage 5.2.2.5 Traceurs
La méthode utilisant des traceurs consiste en I’in-
5.2.2.1 Mesurages différentiels
jection de particules de traceurs facilement identi-
fiables, de masse et de taille connues dans le
Les mesurages différentiels peuvent être utilisés si
chenal, et le contrôle de leur vitesse de dépla-
trois conditions sont réunies dans le cours d’eau, à
cement sur un laps de temps déterminé.
savoir:
a) si les pa rticul es des matériaux du lit ont la taille
du sable ou u ne taill e plus fine,
5.3 Caractéristiques d’un échantillonneur
b) si une turbulence naturelle ou artificielle existe
idéal
qui maintient tous les sédiments en suspension,
et
L’échantillonneur idéal pour donner des échan-
tillons vraiment représentatifs des matériaux de
c) si dans une section normale voisine, les maté-
charriage au point d’échantillonnage doit présenter
riaux charriés se déplacent le long du lit.
les caractéristiques techniques suivantes.
Les échantillons de sédiments en suspension peu-
a) II doit être étalonné à son rendement optimal.
vent être prélevés par des techniques d’échan-
tillonnage normales pour sédiments en suspension
b) II doit être concu de manière à perturber le
dans les sections turbulente et normale. La diffé-
rnoins possible lk mouvement normal des maté-
rence entre le débit total de sédiments mesuré dans
riaux charriés. Il est en particulier indispensable
la section turbulente et le débit de sédiments en
d’éviter toute érosion locale et donc les
suspension mesuré dans la section normale consti-
affouillements au voisinage de l’ouverture de
tue une bonne estimation du débit charrié dans la
I’échantillonneur.
section normale.
c) Le bord inférieur de l’ouverture de I’échantillon-
5.2.2.2 Méthodes par sédimentation
nage doit se trouver en contact quasi permanent
avec le lit du cours d’eau.
Des mesurages volumétriques périodiques des
changements de forme des dépôt deltoïdes à I’em-
d) La vitesse d’entrée de I’ecoulement dans
bouchure des cours d’eau peuvent servir à évaluer
I’échantillonneur doit 6tre aussi voisine que
le débit charrié sur des périodes de temps plus
possible de la vitesse locale du cours d’eau au
longues. Ce débit peut être estimé par des mesu-
point d’échantillonnage, quelle que soit cette vi-
rages volumétriques périodiques de l’accumulation
tesse. Cet aspect est essentiel si l’on veut éviter,
de dépôts sédimentaires derrière les barrages ou
les grosses erreurs d’échantillonnage.
\
ouvrages de dérivation.
e) L’ouverture de I’échantillonneur doit toujours se
trouver face au courant et l’échantillon doit être
5.2.2.3 Repérage du déplacement des dunes
recueilli parallèlement au sens d’écoulement en
un point d’échantillonnage situé dans une
C’est une méthode de topométrie hydrographique
chambre spécialement conque à cet effet.
utilisée lorsque le 1i.t forme des dunes. Cette mé-
thode consiste à établir la carte d’un bief assez
f) L’ouverture de I’échantitlonneur doit se situer en
court mais rectiligne dans les conditions de débit
dehors de toute zone de perturbation de I’écou-
permanent. On mesure les paramètres moyens de
. lement par le corps et le mécanisme de I’échan-
la forme des dunes et l’on détermine la vitesse
tillonneur. Le spectre d’écoulement doit être
moyenne de déplacement de celles-ci.
aussi peu perturbé que possible, et encore
moins au niveau de l’ouverture.
5.2.2.4 Télémesure
g) L’échantillonneur doit 6tre capable de ne re-
Lorsque le lit apparaît clairement au fond de l’eau,
cueillir que les particules charriées, et non les
on peut utiliser des techniques photographiques en
sédiments en suspension.
accéléré pour repérer le mouvement des particules
des matériaux du lit. Des dispositifs acoustiques de
h) L’échantillonneur doit être portatif mais, toute-
détection et d’enregistrement permettent également
fois, suffisamment lourd pour limiter le fléchis-
de suivre le mouvement des trés gros matériaux du
sement du câble de support vertical sous l’effet
lit selon le principe que le bruit provoqué par le choc du courant. Dans la mesure du p
...
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