ISO 3847:1977
(Main)Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes — End-depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free overfall
Liquid flow measurement in open channels by weirs and flumes — End-depth method for estimation of flow in rectangular channels with a free overfall
Specifies a method for the estimation of sub-critical flow of clear water in smooth, straight, rectangular prismatic open channels with a vertical drop and discharging freely. Using the measured depth at the end, the flow in rectangular channels (horizontal or sloping) with confined nappe and unconfined nappe may be estimated.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de déversoirs et de canaux jaugeurs — Méthode d'évaluation du débit par détermination de la profondeur en bout des chenaux rectangulaires à déversement dénoyé
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Relations
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INTERNATIONAL STANDARD
3847
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXAYHAPOAHAII OPI-AHIM[3AL@-ifi l-IO ~AHLIIAPTIM3A~MM*ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Liquid flow measurement in open channels by weirs and
flumes - End-depth method for estimation of flow in
rectangular channels with a free overfall
Mesure de de’bit des liquides dans les canaux dkouverts au moyen de d&ersoirs et de canaux jaugeurs - Methode
d’e’valuation du d6bit par dktermination de Ia pro fondeur en bout des chenaux rectangulaires a deversemen t d&oy@
First edition - 1977-06-15
UDC 532.572 Ref. No. ISO 3847-1977 (E)
Descriptors : flow measurement, liquid flow, open channel flow, weit-s, error analysis, utilization.
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FOREWORD
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national Standards institutes (ISO member bodies). The work of developing
International Standards is carried out through ISO technical committees. Every
member body interested in a subject for which a technical committee has been set
up has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
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.
International Standard ISO 3847 was developed by Technical Committee
lSO/TC 113, Measurement of liquid flow in open channels, and was circulated
to the member bodies in July 1975.
lt has been approved by the member bodies of the following countries :
Austria Italy Sweden
Belgium Japan Switzerland
Canada Netherlands Turkey
Czechoslovakia Norway United Kingdom
Pakistan
France U.S.A.
Romania
Germany U.S.S.R.
India South Africa, Rep. of Yugoslavia
The member body o f the following country expressed disapproval of the document
on technical grounds
Australia
0 International Organkation for Standardkation, 1977 l
Printed in Switzerland
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ISO 3847-1977 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Liquid flow measurement in open channels by weirs and
flumes - End-depth method for estimation of flow in
rectangular channels with a free overfall
0 INTRODUCTION The advantages and disadvantages of this device and other
types of weirs and flumes, as weil as the relative accuracies
Free overfall occurs in many hydraulic structures when the
of each ofthese devices, are given in the annex.
bottom of a flat channel is abruptly discontinued. Such an
overfall forms a control section and offers an approximate
2 REFERENCE
means for the estimation of flow. The flow at the brink is
curvilinear and therefore the depth at the drop or end
ISO 772, Liquid flow measurement in open channels -
is not equal to the critical depth as computed by the
Vocabulary and Symbols.
principle based on the parallel flow assumption. However,
the ratio between the end depth and the critical depth (as
3 DEFINITIONS
in the case of the assumption of parallel flow) has a unique
value for each condition of the nappe, namely confined
For the purposes of this International Standard, in addition
and unconfined. Therefore, from the depth measured at
to the definitions given in ISO 772, the following
the end, the flow may be estimated.
definitions apply :
3.1 confined nappe : The jet formed by the flow where
the guide Walls of the structure extend to at least six times
the end depth at maximum flow beyond the crest (or
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION
edge) and where the nappe is sufficiently ventilated to
This International Standard specifies a method for the
ensure atmospheric pressure below the nappe (see figure 1).
estimation of sub-critical flow of clear water in smooth,
3.2 unconfined nappe : The jet formed by the flow where
straight, rectangular prismatic open channels with a vertical
drop and discbarging freely. Using the measured depth at the guide Walls of the structure end at the crest (or edge)
the end, the flow in rectangular channels (horizontal or and permit free lateral expansion of flow and where the
sloping) with confined nappe and unconfined nappe may be nappe is sufficiently ventilated to ensure atmospheric
estimated. pressure below the nappe (see figure 2).
Point of measurement exactly at the drop
Ill- ’
Aeration hole in the side wall of such size
that suppression of the nappe does not occur
Nappe same width as channel
Hori zon tal bottom
-0
.
////////////,‘//////~
1>6h,<
Flow - 4
brin k
Fal I-
end of the channel)
t
C
Drop (d) > h,
Tail water level
(T.W.L.)
FIGURE 1 - Confined nappe (nappe to be aerated)
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ISO 3847-1977 (E)
-Point of measurement exactly at the drop
Two alternative forms of nappe
-l
Flow
Horizontal
L Overall brin k
(at the end of the channel)
Drop (d) 2 h,
FIGURE 2 - Unconfined nappe
f) in the case of confined nappe, the downstream
4 UNITS OF MEASUREMENT
side Walls shall be extended to a distance not less than
The units of measurement used in this International
six times the maximum end depth; in the case of
Standard are seconds and metres.
unconfined nappe, the side Walls shall end at the drop;
g) the nappe shall be fully aerated.
5 SELECTION OF SITE
6 MEASUREMENT OF DEPTH
A preliminary Survey shall be made of the physical and
hydraulic features of the proposed site, to check that it
The depth shall be measured exactly at the end (drop) of
conforms (or may be made to conform) to the require-
the channel with a Point gauge or other suitable measuring
ments necessary for measurement by the end-depth
device.
method.
NOTE - The flow at the drop is fully curvilinear and any small
Particular attention shall be paid to the following features error in the location of the gauge will result in large errors in the
measurement of discharge.
in selecting the site and ensuring the flow conditions :
a) an adequate straight length (at least 20 h,, where h,
is the end depth corresponding to the maximum
discharge anticipated) of channel of regular Cross-section
7 GENERAL EQUATION FOR SUB-CRITICAL FLOW
shall be available;
b) velocity distribution seen by inspection or measure-
7.1 General equation
ment shall be practically uniform;
The general equation for sub-critical flow is
c) the flow shall be sub-critical and practically uniform
upstream of the drop;
. . .
Q = C ,bb h;‘2 (1)
d) the side Walls as weil as the bottom shall be smooth
where
as far as possible (in this specification a smooth surface
shall correspond to a neat cement finish);
Q is the discharge;
NOTE - The finish of the structure must be weil maintained;
C is the non-dimensional coefficient of discharge;
changes in wall roughness due to various forms of deposition
will Change the discharge relationship.
g is the acceleration due to gravity;
e) the end of the channel shall be tut off normal to
b is the width of the channel;
its centre line and the water shall be allowed to fall
h, is the measured depth at the end of the channel.
freely beyond this Point;
2
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ISO 3847-1977 (E)
are combined. In general, these contributions to the total
7.2 Coefficient of discharge
uncertainty may be assessed and will indicate whether the
discharge tan be measured with sufficient accuracy for
7.2.1 Confined nappe
the purpose in hand. This clause is intended to provide
the discharge coefficient depends on the
In principle,
sufficient information for the user of this International
slope and the roughness of the channel. The coefficient for
Standard to estimate the uncertainty in a measurement
a horizontal channel is given by
of discharge.
c = 1,66
8.1.2 The error may be defined as the differente between
used for sloping channels, but then
This value tan also be the actual rate of flow and that calculated in accordance
its accuracy is less.
with the equation for the type of drop at a site selected
in accordance with this International Standard. The term
uncertainty will be used to denote the deviation from
7.2.2 Unconfined nappe
the true rate of flow within which the measurement is
In principle, the discharge coefficient depends on the
expected ‘to Iie some nineteen times out of twenty (the
slope and the roughness of the channel. The coefficient for
95 % confidence limits).
a horizontal channel is given by
The uncertainty shall be calculated according to the
C= 1,69
method in this clause and quoted under this reference
term whenever a measurement is claimed to be in conform-
be used for sloping channels, but then
Th is value tan also
ity with this International Standard.
its accuracy is less.
7.3 Limitations 8.2 Sources of error
For the ication of method, the following
aPPl
8.2.1 The sources of error in the discharge measurement
limi
tations shall
aPPlY :
may be identified by considering a generalized form of
discharge equation for weirs :
a) Drop (d). The drop d - the vertical distance from
channel bottom to the downstream water surface - shall
Q = Cfib h3’2
e
be greater than h,.
g, the acceleration due to gravity, varies from place to
b) Width of channel (6). The width shall be greater
place, but in general the Variation is small enough to be
than 0,3 m.
neglected in flow measurement.
c) End depth (h,). The end depth shall be greater than
0,04 m.
8.2.2 The only sou rces of error which need to be con-
sidered further are :
7.4 Uncertainty of measurement
a) the discharge coeff icient C (numerical estimates of
The Overall uncertainty of flow measurement by this uncertainties are g iven in clause 7);
method depends on the uncertainty of the depth measure-
the dimens ional measu rement of the structure,
W
ment, of the measurement of width of the channel and of
for example the width of the channe Ib;
the coefficient of discharge.
the measured end depth he.
4
With reasonable care and skill in the construction and
installation of the structure, the tolerante in the coefficient
8.2.3 The uncertainty in b and he must be estimated by
of discharge for a horizontal channel may be of the Order
the User. The uncertainty in dimension will depend upon
of ? 2 %; for other slopes of the channel the tolerante
the accuracy to which the device as constructed tan be
is greater and tan attain values up to + 7 %.
measured; in practice this uncertainty may prove to be
The meth od by which the errors in the c oeff ic ien t shall be
insignificant in comparison with other uncertainties. The
combined with other sources of errors is given in clause 8.
uncertainty in the end depth will depend upon the accuracy
of the depth-measuring device, the determination of the
In general, calibration experiments have been carried out
gauge Zero, the precise location of the instrument and
on model structures of small dimensions and when
upon the technique used. This uncertainty may be small
transferred to larger structures there may be small changes
if a vernier or micrometer instrument is used with a zero
in the discharge coefficients due to scale effect.
determination of comparable comparison.
8 UNCERTAINTIES IN FLOW MEASUREMENT
8.3 Kinds of error
8.1 General
8.3.1 Errors may be classified as random or systematic,
uncertainty of any flow measurement the former affecting the reproducibility (precision) of
8.1.1 The total
if the uncertainties from various sources measurement and the latter affecting its true accuracy.
tan be estimated
3
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ISO 3847-1977 (E)
8.5 Uncertainties in measurements made by the user
8.3.2 The Standard deviation of a set of measurements
conditions may be estimated from the
under steady
8.5.1 Both random a nd systema tic errors will occur in
equation :
measu rements made by the User.
1/2
8.5.2 Since neither the methods
of measurement nor the
way in which they are to be
made are specif ied, no
numerical values for uncertainties in this category tan be
SV =
given; they must be estimated by the User. For example,
consideration of the method of measuring the channel
where ji is the arithmetic mean of n measurements. width should permit the user to determine the uncertainty
in this quantity.
The Standard deviation of the mean is then given by :
8.5.3 The uncertainty of the gauged depth shall be
%
determined from an assessment of the individual sources of
=-
SV
error, for example the zero error, the gauge sensitivity,
n
d-
backlash in the indication mechanism, the residual random
and the uncertainty of the mean is twice SF (for 95 %
uncertainty in the mean of a series of measurements, etc.
This uncertainty is the contri
...
3847
NORME INTERNATIONALE
/
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXAYHAPOAHAII OPI-AHM3AWU!I l-I0 CTAH~APTM3ALWW *ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux jaugeurs - Méthode
d’évaluation du débit par détermination de la profondeur en
bout des chenaux rectangulaires à déversement dénoyé
End-depth method for estimation of flow in
Liquid flo w measuremen t in open channels b y weirs and flumes -
rectangular channels with a free overfall
Première édition - 1977-06-15
CDU 532.572 Réf. no :ISO3847-1977 (F)
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement de liquide, écoulement en canal découvert, déversoir, calcul d’erreur, utilisation.
Prix basé sur 7 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 1’60). 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
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, 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 internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 3847 a été élaborée par le comité technique
ISOITC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été
soumise aux comités membres en juillet 1975.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ Italie Suède
Allemagne Japon Suisse
Autriche Norvège Tchécoslovaquie
Belgique Pays-Bas Turquie
Canada Pakistan
U.R.S.S.
France
Roumanie U.S.A.
Inde Royaume-Uni
Yougoslavie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouvée pour des raisons techniques :
Australie
0 Organisation internationale de normabation, 1977 l
Imprimé en Suisse
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ISO 3847-1977 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux jaugeurs - Méthode
d’évaluation du débit par détermination de la profondeur en
bout des chenaux rectangulaires à déversement dénoyé
Les avantages et les inconvénients de ces dispositifs, compa-
0 INTRODUCTION
rativement aux autres types de déversoirs et de canaux
Dans de nombreuses installations hydrauliques, il se produit
jaugeurs, ainsi que la précision relative de chacun d’eux,
un déversement dénoyé lorsque le fond d’un chenal plat
sont donnés dans l’annexe.
Ce déversement forme une
s’interrompt brusquement.
section de contrôle et offre un moyen approximatif
2 RÉFÉRENCE
d’évaluation du débit. L’écoulement au bord est curviligne
et, par conséquent, la profondeur à la chute ou en bout
ISO 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux dé-
n’est pas égale à la profondeur critique calculée d’après
couverts - Vocabulaire et symboles.
le principe basé sur l’hypothèse d’un écoulement parallèle.
Cependant, le rapport entre la profondeur en bout et
3 DÉFINITIONS
la profondeur critique (comme dans le cas de l’hypothèse
d’un écoulement parallèle) a une valeur unique pour chaque
Dans le cadre de la présente Norme internationale, outre
condition de la lame déversante, à savoir : confinée et non
les définitions données dans I’ISO 772, les définitions
confinée. On peut donc évaluer le débit à partir de la pro-
suivantes sont applicables :
fondeur mesurée en bout.
3.1 lame déversante confinée : Jet formé par un écoule-
ment retenu par les parois d’une structure s’étendant
au-delà du seuil (ou crête) sur une distance d’au moins
six fois la profondeur en bout au débit maximal; ce jet est
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
suffisamment ventilé pour qu’il règne sous la lame une
La présente Norme internationale spécifie une méthode
pression égale à la pression atmosphérique (voir figure 1).
d’évaluation du débit d’eau propre s’écoulant en régime
3.2 lame déversante non confinée : Jet formé par un
fluvial dans les chenaux découverts, lisses, rectilignes, à
écoulement retenu par les parois d’une structure s’arrêtant
section rectangulaire et prismatique, à chute verticale et
au niveau du seuil (ou crête) et permettant ainsi I’élargis-
à déversement libre. En utilisant la profondeur mesurée
sement latéral de la lame; ce jet est suffisamment ventilé
en bout, le débit dans les chenaux rectangulaires (hori-
pour qu’il règne sous la lame une pression égale à la pression
zontaux ou en pente) à lames déversantes confinée et non
atmosphérique (voir figure 2).
confinée peut être évalué.
Point de mesurage situé
r exactement au droit de la chute
Trou d’aération dans la paroi latérale, de diamètre tel
que la lame déversante ne soit pas en dépression
Lame déversante de même
largeur que le chenal
Fond horizontal
Écoulement -
I \ Cassure franche 1 I
Chute-J
- (au bout du chenal)
Chute (d) 2 h,
FIGURE 1 - Lame déversante confinée (lame à aérer)
1
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ISO 3847-1977 (F)
Point de mesurage situé
exactement au droit de la chute
Deux formes possibles
de lame déversante
Écoulement
/ /
,’
\ /////M/g
.
c-.
c-_
__-- --
\/ ---_ - -
--------y __ __. _
.-
T-------
- _-- -- _ - I
..-
_- -__ Y . c
h -
I
- - ,
__---
-- -_ -
-- - -
_.__. - - _
eau du canal de fuite Ayi//‘///d
Cassure franche
Lame déversante
(au bout du chenal)
Chute (d) 2 h,
FIGURE 2 - Lame déversante non confinée
f) dans le cas d’une lame déversante confinée, parois
4 UNITÉS DE MESURE
latérales prolongées à l’aval sur une distance supérieure
Les unités de mesure utilisées dans la présente Norme
ou égale à six fois la profondeur maximale en bout;
internationale sont la seconde et le mètre.
dans le cas d’une lame déversante non confinée, parois
latérales interrompues au droit de la chute;
5 CHOIX DE L’EMPLACEMENT
g) lame déversante complètement aérée.
II faut procéder à une étude préliminaire des conditions
physiques et hydrauliques de l’emplacement proposé pour
6 MESURAGE DE LA PROFONDEUR
vérifier qu’il est conforme (ou peut être rendu conforme)
aux conditions nécessaires au mesurage effectué selon la
La profondeur doit être mesurée exactement au bout du
méthode de la profondeur en bout.
chenal (au droit de la chute), au moyen d’un limnimètre
ou de tout autre dispositif de mesurage.
On doit faire particuliérement attention aux conditions
suivantes dans le choix de l’emplacement et dans la réalisa-
NOTE - Au droit de la chute, l’écoulement est entièrement curvi-
ligne et une faible erreur dans l’emplacement du limnimètre peut
tion des conditions d’écoulement :
entraîner une erreur importante dans le mesurage du débit.
existence d’une longueur suffisante (20 h, au moins,
a)
où h, est la profondeur en bout correspondant au débit
maximal prévu) de chenal, à section droite régulière;
7 FORMULE GÉNÉRALE DU DÉBIT EN RÉGIME
FLUVIAL
b) répartition des vitesses, observtse par examen ou par
mesurage, pratiquement uniforme;
7.1 Formule générale
c) écoulement de type fluvial et pratiquement uniforme
La formule générale du débit en régime fluvial est donnée
en amont de la chute;
ci-après :
d) parois latérales et fond lisses dans toute la mesure
. . .
Q = C fib bii2 (1)
du possible (aux termes de la présente spécification,
une surface lisse correspondra à un revêtement en
où
ciment lissé) ;
Q est le débit;
NOTE
- L’état de surface du dispositif doit être bien entretenu;
des modifications dans la rugosité des parois dues à diverses
C est le coefficient de débit (nombre sans dimension);
formes de dépôts entraîneront une modification de la formule
du débit.
g est l’accélération due à la pesanteur;
e) bout du chenal découpé perpendiculairement à la
b est la largeur du chenal;
ligne centrale et on doit laisser l’eau se déverser libre-
h, est la profondeur mesurée en bout du chenal.
ment au-delà de ce point;
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ISO 3847 -1977 (F)
7.2 Coefficient de débit sources sont combinees. En général, on peut évaluer ces
erreurs qui constituent l’erreur limite totale, et elles
indiquent si le débit peut être mesuré ou non avec une
7.2.1 Lame déversan te confinée
précision suffisante pour le cas considéré.
En principe, le coefficient de débit dépend de la pente et
Le présent chapitre a pour but de fournir les informations
de la rugosité du chenal. Le coefficient, pour un chenal
de base nécessaires à l’utilisateur de la présente Norme
horizontal, est donné par
internationale pour évaluer l’erreur limite sur les mesu-
c= 1,66
rages de débit.
Cette valeur peut être également utilisée pour les chenaux
en pente, mais, dans ce cas, sa précision est moindre.
8.1.2 L’erreur peut être définie comme étant la différence
entre le debit réel et celui calculé à partir de la formule
7.2.2 Lame déversante non confinée
pour le genre de chute à un emplacement choisi confor-
mément à la présente Norme internationale.
En principe, le coefficient de débit dépend de la pente et
de la rugosité du chenal. Le coefficient, pour un chenal
Le terme ((erreur limite)) sera employé pour désigner
horizontal, est donné par :
l’écart par rapport à la valeur réelle du débit, à l’intérieur
duquel la mesure doit se trouver environ dix-neuf fois
C= 1,69
sur vingt (probabilité de 95 %).
Cette valeur peut être également utilisée pour les chenaux
L’erreur limite devrait être calculée selon la méthode
en pente, mais, dans ce cas, sa précision est moindre.
spécifiée dans le présent chapitre et être designée par ce
nom chaque fois qu’une mesure est prétendue être obtenue
7.3 Limites
conformément à la présente Norme internationale.
Pour l’application de la méthode, on doit observer les
limites suivantes :
8.2 Sources d’erreur
a) Chute (d). La chute d - la distance verticale entre le
fond du chenal et la surface de l’eau à l’aval - doit être
8.2.1 On peut identifier les sources d’erreur en considérant
supérieure à h,. une expression générale de la formule du débit pour les
déversoirs :
b) Largeur du chenal (b). La largeur doit être supé-
rieure à 0,3 m. Q = C fib /13,‘~
c) Profondeur en bout (h,). La profondeur en bout où g est l’accélération due à la pesanteur, qui varie selon le
doit être supérieure à 0,04 m. lieu, mais en général sa variation est suffisamment faible
pour être négligée dans la mesure du débit.
7.4 Erreur limite du mesurage
L’erreur limite globale des mesurages de débit, effectués
8.2.2 Les seules sources d’erreur à considérer sont les
selon cette méthode, dépend de l’erreur limite des mesu-
suivantes :
rages de la profondeur, du mesurage de la largeur du chenal,
a) le coefficient de débit C pour lequel les valeurs nu-
ainsi que de la précision du coefficient de débit.
mériques des erreurs limites sont données dans le
En construisant et en installant l’ouvrage avec le plus grand
chapitre 7;
soin, l’erreur limite maximale sur le coefficient de débit,
b) le mesurage des dimensions du dispositif de mesu-
pour un chenal horizontal peut être de l’ordre de * 2 %;
rage, par exemple la largeur du chenal 6;
pour les autres pentes du chenal, l’erreur limite maximale
est plus élevée et peut atteindre * 7 %.
c) le mesurage de la profondeur en bout, h,.
La méthode, selon laquelle l’erreur limite sur le coefficient
peut se combiner à d’autres sources d’erreurs, se trouve
8.2.3 Les erreurs limites pour b et h, doivent être évaluées
expliquée dans le chapitre 8. En général, les étalonnages
L’erreur limite sur la mesure des dimen-
par l’utilisateur.
expérimentaux ont eté réalisés sur des dispositifs de petites
sions dépendra de la précision avec laquelle on peut mesurer
dimensions, et leur transposition à des structures plus
le dispositif une fois construit; en pratique, cette erreur
grandes peut provoquer de petites variations des coef-
peut s’avérer négligeable devant les autres erreurs. L’erreur
ficients de débit par suite de l’effet d’échelle.
limite sur la mesure de la profondeur en bout dépendra
de la précision de l’appareil de mesurage de cette profon-
deur, de la détermination du zéro du dispositif de mesurage
8 ERREURS LIMITES DE MESURAGE DE DÉBIT
et de la méthode employée, ainsi que de la précision avec
laquelle est implanté le dispositif. Cette erreur limite
8.1 Généralités
peut être faible si l’on emploie un vernier ou un micro-
8.1.1 On peut évaluer l’erreur limite totale sur les mesu- mètre et si le repérage du zéro est fait avec une précision
rages de débit si les erreurs limites provenant de différentes comparable.
3
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ISO 3847 -1977 (F)
8.4.3 Les erreurs limites sur les coefficients, indiquées
8.3 Types d’erreur
dans les paragraphes précédents de la présente Norme
internationale, sont fondées sur l’examen de l’écart entre
8.3.1 Les erreurs peuvent être accidentelles ou systéma-
les données expérimentales provenant de différentes sources
tiques; les premières affectent la reproductibilité (fidélité)
et les diverses indications obtenues à partir des formules
du mesurage, les secondes affectent sa véritable précision.
de calcul donnees. Les valeurs suggérées pour les erreurs
représentent donc la compilation des constatations et des
8.3.2 L’écart-type d’un ensemble de mesures obtenues
expériences disponibles.
dans des conditions régulières peut être évalué à partir
de la formule
8.5 Erreurs limites sur les grandeurs mesurées par I’uti-
lisateu r
8.5.1 Les mesures faites par l’utilisateur présentent des
erreurs accidentelles et systématiques.
8.5.2 Puisque ni les méthodes de mesurage, ni la manière
de les effectuer ne sont précisées, il est impossible de
où jî est la moyenne arithmétique de n mesures.
donner des valeurs numériques pour ces erreurs : elles
doivent être évaluees par l’utilisateur. Par exemple, la prise
L’écart-type de la moyenne est donc donné par
en considération de la méthode de mesurage de la largeur
5 du chenal permet à l’utilisateur de déterminer l’erreur
=-
Sjj
limite sur cette grandeur.
n
d-
et l’erreur limite de la moyenne est égale à deux fois SF
8.5.3 L’erreur limite sur la profondeur mesurée doit
(pour une probabilité de 95 %)l). Cela constitue la part
être déterminée à partir d’une évaluation des différentes
des erreurs accidentelles dans l’erreur limite totale pour
sources d’erreurs individuelles, c’est-à-dire : l’erreur de
toute une série de mesurages expérimentaux.
repérage du zéro, la sensibilité du dispositif de mesurage,
le jeu dans le mécanisme
...
3847
NORME INTERNATIONALE
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INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXAYHAPOAHAII OPI-AHM3AWU!I l-I0 CTAH~APTM3ALWW *ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux jaugeurs - Méthode
d’évaluation du débit par détermination de la profondeur en
bout des chenaux rectangulaires à déversement dénoyé
End-depth method for estimation of flow in
Liquid flo w measuremen t in open channels b y weirs and flumes -
rectangular channels with a free overfall
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CDU 532.572 Réf. no :ISO3847-1977 (F)
Descripteurs : mesurage de débit, écoulement de liquide, écoulement en canal découvert, déversoir, calcul d’erreur, utilisation.
Prix basé sur 7 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 1’60). 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
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, 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 internationales par le Conseil de I’ISO.
La Norme internationale ISO 3847 a été élaborée par le comité technique
ISOITC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été
soumise aux comités membres en juillet 1975.
Les comités membres des pays suivants l’ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d’ Italie Suède
Allemagne Japon Suisse
Autriche Norvège Tchécoslovaquie
Belgique Pays-Bas Turquie
Canada Pakistan
U.R.S.S.
France
Roumanie U.S.A.
Inde Royaume-Uni
Yougoslavie
Le comité membre du pays suivant l’a désapprouvée pour des raisons techniques :
Australie
0 Organisation internationale de normabation, 1977 l
Imprimé en Suisse
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ISO 3847-1977 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts au
moyen de déversoirs et de canaux jaugeurs - Méthode
d’évaluation du débit par détermination de la profondeur en
bout des chenaux rectangulaires à déversement dénoyé
Les avantages et les inconvénients de ces dispositifs, compa-
0 INTRODUCTION
rativement aux autres types de déversoirs et de canaux
Dans de nombreuses installations hydrauliques, il se produit
jaugeurs, ainsi que la précision relative de chacun d’eux,
un déversement dénoyé lorsque le fond d’un chenal plat
sont donnés dans l’annexe.
Ce déversement forme une
s’interrompt brusquement.
section de contrôle et offre un moyen approximatif
2 RÉFÉRENCE
d’évaluation du débit. L’écoulement au bord est curviligne
et, par conséquent, la profondeur à la chute ou en bout
ISO 772, Mesure de débit des liquides dans les canaux dé-
n’est pas égale à la profondeur critique calculée d’après
couverts - Vocabulaire et symboles.
le principe basé sur l’hypothèse d’un écoulement parallèle.
Cependant, le rapport entre la profondeur en bout et
3 DÉFINITIONS
la profondeur critique (comme dans le cas de l’hypothèse
d’un écoulement parallèle) a une valeur unique pour chaque
Dans le cadre de la présente Norme internationale, outre
condition de la lame déversante, à savoir : confinée et non
les définitions données dans I’ISO 772, les définitions
confinée. On peut donc évaluer le débit à partir de la pro-
suivantes sont applicables :
fondeur mesurée en bout.
3.1 lame déversante confinée : Jet formé par un écoule-
ment retenu par les parois d’une structure s’étendant
au-delà du seuil (ou crête) sur une distance d’au moins
six fois la profondeur en bout au débit maximal; ce jet est
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
suffisamment ventilé pour qu’il règne sous la lame une
La présente Norme internationale spécifie une méthode
pression égale à la pression atmosphérique (voir figure 1).
d’évaluation du débit d’eau propre s’écoulant en régime
3.2 lame déversante non confinée : Jet formé par un
fluvial dans les chenaux découverts, lisses, rectilignes, à
écoulement retenu par les parois d’une structure s’arrêtant
section rectangulaire et prismatique, à chute verticale et
au niveau du seuil (ou crête) et permettant ainsi I’élargis-
à déversement libre. En utilisant la profondeur mesurée
sement latéral de la lame; ce jet est suffisamment ventilé
en bout, le débit dans les chenaux rectangulaires (hori-
pour qu’il règne sous la lame une pression égale à la pression
zontaux ou en pente) à lames déversantes confinée et non
atmosphérique (voir figure 2).
confinée peut être évalué.
Point de mesurage
situé
exactement au droit de la chute
Trou d’aération dans la paroi latérale, de diamètre tel
que la lame déversante ne soit pas en dépression
Fond horizontal TW, -II+, !
Écoulement -
Cassure franche
Chute (d) 2 h,
eau du canal de fuite
FIGURE 1 - Lame déversante confinée (lame à aérer)
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ISO 3847-1977 (F)
Point de mesurage situé
exactement au droit de la chute
Deux formes possibles
de lame déversante
Écoulement
Fond ho
/ /
,’
\ /////M/g
.
c-.
c-_
__-- --
\/ ---_ - -
--------y __ __. _
.-
T-------
- _-- -- _ - I
..-
_- -__ Y . c
h -
I
- - ,
__---
-- -_ -
-- - -
_.__. - - _
eau du canal de fuite Ayi//‘///d
Cassure franche
Lame déversante
(au bout du chenal)
Chute (d) 2 h,
FIGURE 2 - Lame déversante non confinée
f) dans le cas d’une lame déversante confinée, parois
4 UNITÉS DE MESURE
latérales prolongées à l’aval sur une distance supérieure
dans la présente Norme
Les unités de mesure utilisées
ou égale à six fois la profondeur maximale en bout;
internationa e mètre.
le sont la seconde et
dans le cas d’une lame déversante non confinée, parois
latérales interrompues au droit de la chute;
5 CHOIX DE L’EMPLACEMENT
g) lame déversante complètement aérée.
II faut procéder à une étude préliminaire des conditions
physiques et hydrauliques de l’emplacement proposé pour
6 MESURAGE DE LA PROFONDEUR
vérifier qu’il est conforme (ou peut être rendu conforme)
aux conditions nécessaires au mesurage effectué selon la
La profondeur doit être mesurée exactement au bout du
méthode de la profondeur en bout.
chenal (au droit de la chute), au moyen d’un limnimètre
ou de tout autre dispositif de mesurage.
On doit faire particuliérement attention aux conditions
suivantes dans le choix de l’emplacement et dans la réalisa-
NOTE - Au droit de la chute, l’écoulement est entièrement curvi-
ligne et une faible erreur dans l’emplacement du limnimètre peut
tion des conditions d’écoulement :
entraîner une erreur importante dans le mesurage du débit.
existence d’une longueur suffisante (20 h, au moins,
a)
où h, est la profondeur en bout correspondant au débit
maximal prévu) de chenal, à section droite régulière;
7 FORMULE GÉNÉRALE DU DÉBIT EN RÉGIME
FLUVIAL
b) répartition des vitesses, observee par examen ou par
mesurage, pratiquement uniforme;
7.1 Formule générale
c) écoulement de type fluvial et pratiquement uniforme
La formule générale du débit en régime fluvial est donnée
en amont de la chute;
ci-après :
d) parois latérales et fond lisses dans toute la mesure
. . .
Q = C fib bii2 (1)
du possible (aux termes de la présente spécification,
une surface lisse correspondra à un revêtement en
où
ciment lissé) ;
Q est le débit;
NOTE
- L’état de surface du dispositif doit être bien entretenu;
des modifications dans la rugosité des parois dues à diverses
C est le coefficient de débit (nombre sans dimension);
formes de dépôts entraîneront une modification de la formule
du débit.
g est l’accélération due à la pesanteur;
e) bout du chenal découpé perpendiculairement à la
b est la largeur du chenal;
ligne centrale et on doit laisser l’eau se déverser libre-
est la profondeur mesurée en bout du chenal.
h,
ment au-delà de ce point;
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ISO 3847 -1977 (F)
7.2 Coefficient de débit
sources sont combinees. En général, on peut évaluer ces
erreurs qui constituent l’erreur limite totale, et elles
indiquent si le débit peut être mesuré ou non avec une
7.2.1 Lame déversan te confinée
précision suffisante pour le cas considéré.
En principe, le coefficient de débit dépend de la pente et
Le présent chapitre a pour but de fournir les informations
de la rugosité du chenal. Le coefficient, pour un chenal
de base nécessaires à l’utilisateur de la présente Norme
horizontal, est donné par
internationale pour évaluer l’erreur limite sur les mesu-
c= 1,66
rages de débit.
Ce tte va
leur peut être également utilisée pour les ch enaux
en
pente is, dans ce cas, sa précision est moindre.
’ ma
8.1.2 L’erreur peut être définie comme étant la différence
entre le debit réel et celui calculé à partir de la formule
7.2.2 Lame déversante non confinée
pour le genre de chute à un emplacement choisi confor-
mément à la présente Norme internationale.
En principe, le coefficient de débit dépend de la pente et
de la rugosité du chenal. Le coefficient, pour un chenal
Le terme ((erreur limite)) sera employé pour désigner
horizontal, est donné par :
l’écart par rapport à la valeur réelle du débit, à l’intérieur
duquel la mesure doit se trouver environ dix-neuf fois
C= 1’69
sur vingt (probabilité de 95 %).
Cette valeur peut être égal ement utilisée pour s les chena ux
L’erreur limite devrait être calculée selon la méthode
en pente, mais, da ns ce cas, sa précision est moi ndre.
spécifiée dans le présent chapitre et être designée par ce
nom chaque fois qu’une mesure est prétendue être obtenue
7.3 Limites
conformément à la présente Norme internationale.
Pour I de la méthode, on doit observer les
‘application
limites
suivantes :
8.2 Sources d’erreur
a) Chute (d). La chute d - la distance verticale entre le
fond du chenal et la surface de l’eau à l’aval - doit être 8.2.1 On peut identifier les sources d’erreur en considérant
supérieure à h,. une expression générale de la formule du débit pour les
déversoirs :
b) Largeur du chenal (b). La largeur doit être supé-
rieure à 0’3 m. Q = C fib /13,‘~
c) Profondeur en bout (h,). La profondeur en bout où g est l’accélération due à la pesanteur, qui varie selon le
doit être supérieure à 0’04 m. lieu, mais en général sa variation est suffisamment faible
pour être négligée dans la mesure du débit.
7.4 Erreur limite du mesurage
L’erreur limite globale des mesurages de débit, effectués
d’erreur à considérer sont les
8.2.2 Les seules sources
selon cette méthode, dépend de l’erreur limite des mesu-
suivantes :
rages de la profondeur, du mesurage de la largeur du chenal,
a) le coefficient de débit C pour lequel les valeurs nu-
ainsi que de la précision du coefficient de débit.
mériques des erreurs limites sont données dans le
En construisant et en installant l’ouvrage avec le plus grand
chapitre 7;
soin, l’erreur limite maximale sur le coefficient de débit,
mesu-
b) le mesurage des dimensions du d isposi tif de
pour un chenal horizontal peut être de l’ordre de * 2 %;
rage, par exemple la I argeur du chena lb;
pour les autres pentes du chenal, l’erreur limite maximale
est plus élevée et peut atteindre * 7 %.
le mesurage de la profondeur en bout, h,.
cl
La méthode, selon laquelle l’erreur limite sur le coefficient
peut se combiner à d’autres sources d’erreurs, se trouve
8.2.3 Les erreurs limites pour b et h, doivent être évaluées
expliquée dans le chapitre 8. En général, les étalonnages
par l’utilisateur. L’erreur limite sur la mesure des dimen-
expérimentaux ont eté réalisés sur des dispositifs de petites
sions dépendra de la précision avec laquelle on peut mesurer
dimensions, et leur transposition à des structures plus
le dispositif une fois construit; en pratique, cette erreur
grandes peut provoquer de petites variations des coef-
peut s’avérer négligeable devant les autres erreurs. L’erreur
ficients de débit par suite de l’effet d’échelle.
limite sur la mesure de la profondeur en bout dépendra
de la précision de l’appareil de mesurage de cette profon-
deur, de la détermination du zéro du dispositif de mesurage
8 ERREURS LIMITES DE MESURAGE DE DÉBIT
et de la méthode employée, ainsi que de la précision avec
laquelle est implanté le dispositif. Cette erreur limite
8.1 Généralités
peut être faible si l’on emploie un vernier ou un micro-
8.1.1 t évaluer l’erreur limite totale mètre et si le repérage du zéro est fait avec une précision
0 n peu sur les mesu-
rages de débit si les erre urs limites provenant de diffé comparable.
rentes
3
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ISO 3847 -1977 (F)
8.4.3 Les erreurs limites sur les coefficients, indiquées
8.3 Types d’erreur
dans les paragraphes précédents de la présente Norme
internationale, sont fondées sur l’examen de l’écart entre
8.3.1 Les erreurs peuvent être accidentelles ou systéma-
les données expérimentales provenant de différentes sources
tiques; les premières affectent la reproductibilité (fidélité)
et les diverses indications obtenues à partir des formules
du mesurage, les secondes affectent sa véritable précision.
de calcul donnees. Les valeurs suggérées pour les erreurs
représentent donc la compilation des constatations et des
8.3.2 L’écart-type d’un ensemble de mesures obtenues
expériences disponibles.
dans des conditions régulières peut être évalué à partir
de la formule
8.5 Erreurs limites sur les grandeurs mesurées par I’uti-
1/2
lisateu r
8.5.1 Les mesures faites par l’utilisateur présentent des
(Vi - Y)
1
--
erreurs accidentelles et systématiques.
I- 1
sv =
n-l
L 1
8.5.2 Puisque ni les méthodes de mesurage, ni la manière
de les effectuer ne sont précisées, il est impossible de
où jî est la moyenne arithmétique de n mesures.
donner des valeurs numériques pour ces erreurs : elles
doivent être évaluees par l’utilisateur. Par exemple, la prise
L’écart-type de la moyenne est donc donné par
en considération de la méthode de mesurage de la largeur
5 du chenal permet à l’utilisateur de déterminer l’erreur
=-
Sjj
limite sur cette grandeur.
n
d-
et l’erreur limite de la moyenne est égale à deux fois SF
8.5.3 L’erreur limite sur la profondeur mesurée doit
(pour une probabilité de 95 %)l). Cela constitue la part
être déterminée à partir d’une évaluation des différentes
des erreurs accidentelles dans l’erreur limite totale pour
sources d’erreurs individuelles, c’est-à-dire : l’erreur de
toute une série de mesurages expérimentaux.
repérage du zéro, la sensibilité du dispositif de mesurage
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.