ISO 9195:1992
(Main)Liquid flow measurement in open channels — Sampling and analysis of gravel-bed material
Liquid flow measurement in open channels — Sampling and analysis of gravel-bed material
Applies to surface and subsurface material having diameters of 2 mm and over. Two sampling techniques are applicable: one is to collect a definable in situ volume of material which is subsequently dealt with as a bulk sample, the second is to sample material from the surface, using one of several procedures.
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Échantillonnage et analyse des matériaux du lit graveleux
1.1 La présente Norme internationale prescrit comment effectuer des prélèvements de matériaux du lit graveleux en surface et sous la surface, et comment analyser ces prélèvements pour déterminer la distribution granulométrique des matériaux du lit graveleux dans les canaux découverts. 1.2 La présente Norme internationale s'applique aux matériaux de diamètre égal ou supérieur à 2 mm. 1.3 Dans la pratique, un lit graveleux peut se composer de deux sortes de matériaux : une couche de matériaux superficiels assez grossiers et une couche de matériaux plus fins se trouvant sous la surface. Les matériaux de surface revêtent une importance particulière pour les recherches sur les amorces de transport solide et sur la résistance à l'écoulement, tandis que c'est aux matériaux se trouvant sous la surface que s'intéressent principalement les recherches sur le charriage des matériaux du lit. La présente Norme internationale ne cherche pas à établir de corrélation entre ces deux populations. 1.4 Il existe deux techniques d'échantillonnage applicables aux matériaux du lit graveleux calibré. L'une consiste à recueillir in situ un volume défini de matériaux qui seront ultérieurement traités comme un échantillon global. L'autre consiste à échantillon
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9195
First edition
1992-06-15
Liquid flow measurement in open channels -
Sampling and analysis of gravel-bed material
Mesure de d@bit des liquides dans les canaux decouverts -
khantillonnage et analyse des mat&iaux du lit graveieux
Reference number
ISO 9 195: 1992(E)
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ISO 9195:1992(E)
Contents
Page
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
............................ ................................... ........
2 Normative references
1
...................... ................................................. ...................
3 Definitions
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
4 Sampling equipment and procedures
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Assignment of grain sizes
2
..................................................... ...............................
6 Frequency
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
7 Grain size/frequency distributions
4
............................ ..................
8 Selection of sampling procedure
6
............................ ........................
9 Determination of Sample size
8
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IO Errors
0 ISO 1992
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Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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ISO 9195:1992(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
work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an lnter-
national Standard requires approval by at least 75 */o of the member
bodies casting a vote.
International Standard ISO 9195 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 113, Measurement of liquid f7ow in open channels, Sub-
Committee SC 6, Sediment transport.
. . .
Ill
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ISO 9195:1992(E)
Introduction
Bed material sampling techniques are used to obtain samples of
Sediment from the bed of a water course.
Information with respect to Sediment sizes is required for estimating
resistance to flow in open channels and, together with hydraulic data,
for calculating bed material load and in making morphological forecasts.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 9195:1992(E)
Liquid flow measurement in open channels - Sampling and
analysis of gravel-bed material
dicated below. Members of IEC and ISO maintain
1 Scope
registers of currently valid International Standards.
1 .l This International Standard specifies methods
ISO 7723988, Liquid f7ow measurement in open
for sampling surface and subsurface gravel-bed
channels - Vocabulary and Symbols.
material and the analytical procedures to determine
the size distribution of gravel-bed material in open
ISO 4364:1977, Liquid f7ow measurement in open
channels.
channels - Bed material sampling.
1.2 This International Standard applies to material
3 Definitions
having diameters of 2 mm and over.
For the purposes of this International Standard, the
definitions given in ISO 772 apply.
1.3 In practice, gravel-bed material may consist of
two components: a coarser layer on the surface and
finer subsurface material. Surface material is par-
4 Sampling equipment and procedures
ticularly relevant to investigations of the initiation of
bed material movement and flow resistance, while
4.1 Surface samples
subsurface material is mainly relevant to investi-
gations of bed material transport. This International
4.1 .l Grid sampling
Standard does not attempt to correlate these two
distinct populations.
A grid is established over the surface of the gravel
deposit and the pebbles immediately below the grid
intersection Points constitute the Sample. Variants
1.4 There are two sampling techniques applicable
on this method include the use of a set of regularly
to graded gravel-bed material. One method is to
spaced Points, for example footsteps, as grid Points
collect a definable in sifu volume of material which
and collecting the stone immediately underfoot after
is subsequently dealt with as a bulk Sample. The
one or more Steps, by reaching down with eyes
second method is to Sample material from the sur-
closed and collecting the stone first touched by an
face using one of several procedures. These two
outstretched finger. For small Square grid samples,
methods are discussed separately in this Inter-
less than 1 m*, a vertical Photograph tan be taken
national Standard, and conversion factors are pre-
of the grid-covered area or a scaled Photograph tan
sented which are derived from idealized
be taken and a grid applied to the Photograph.
homogeneous material.
4.1.2 Areal sampling
2 Normative references
All the surface pebbles within a selected area con-
stitute the Sample. If the gravel is exposed above
The following Standards contain provisions which,
water, it tan be marked with Spray paint to facilitate
through reference in this text, constitute provisions
collection of the surface material.
of this International Standard. At the time of publi-
cation, the editions indicated were valid. All stan-
dards are subject to revision, and Parties to 4.1.3 Transect sampling
agreements based on this International Standard
are encouraged to investigate the possibility of ap-
All the stones exposed under a straight line (wire
plying the most recent editions of the Standards in-
or string) across the sampling area are collected.
1
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ISO 9195:1992(E)
core is reduced due to heat transfer from the flowing
4.2 Bulk samples
water.
The samplers described in 4.2.1 to 4.2.4 are illustra-
tive of the type that has been successfully used for 4.2.3 Gravekutter Sampler
bulk sampling. Actual dimensions of the pipe and
gravel-Cutter Samplers may be modified to suit the
The Sampler is made from an open drum 0,4 m long
size of material being sampled.
and 05 m diameter. A series of teeth are tut around
the bottom perimeter and handles are added near
the top. A rectangular metal Sample box, 0,69 m
4.2.1 Pipe Sampler
long, 0,31 m deep and 0,41 m wide, with one end
The Sampler consists of a 0,4 m long x 0,15 m di- open and with handles on the narrow sides is placed
ameter open pipe frxed into the bottom of a on the downstream side of the Sampler. The open
05 m high x 0,36 m diameter open-topped barrel end is cuwed along one of the 0,41 rn sides to match
the shape of the Sampler and has an attached
(see figure 1). The Pipe, which protrudes 0,26 m be-
curved lip to hook on to it when in Position. The op-
low the base of the barrel, is worked into the gravel
until the bottom of the barrel is flush with the surface posite side of the box has a 0,16 m x 0,25 m opening
of the bed. The material in the pipe tan be removed with a 200 mesh Screen across it (see figure2).
by hand or by SCOOP into the base of the barrel. This
One or two People work the Sampler several centi-
prevents the fines in the Sample from being washed
metres into the bed. Samples of surface and sub-
away. On completion of sampling, the pipe Sampler
surface material tan then be collected by hand or
is removed by hand from the bed of the river. The
with scoops. Divers are needed if the sampling
Sampler, which tan be used in up to 0,4 m of water,
depth exceeds 0,5 m. If the top of the Sampler is
enables the surface and subsurface material to be
submerged, the Sample box is used for temporary
sampled separately.
storage to minimize the risk of losing fines. The
screened opening permits a slight current to enter
and move through the box, so that fines suspended
during sampling are carried into and retained by the
Sample box together with the scooped material. On
completion of sampling, the box is lifted out of the
water by hand or with a boat winch.
4.2.4 Grave1 excavators
e-9.
c
In boulder-bed channels, Iarge samples are required
fl 1
-a-L
t
I and this necessitates the use of earth excavators or
I
-w
/J-
similar equipment to obtain the requisite volume of
--C
$ -.
k
5 -,-‘( Sample.
1
0 0,20
0,40 m
5 Assignment of grain sizes
e-s
\
Qnce the Sample has been collected or photo-
TJ
graphed, it is necessary to assign a linear measure
of the size of each stone. Generally, the intermedi-
Figure 1 - Pipe Sampler
ate or b-axis of the stone is used for this purpose
and it tan be measured with Square mesh sieves,
calipers or, in the case of surface samples, from
Photographs, assuming that the b-axis corresponds
4.2.2 Freeze-core Sampler
to the smaller visible axis.
A 20 mm internal diameter pipe with a fitted Point is
driven into the gravel bed. A tube connected to a 6 Frequency
carbon dioxide gas tank which has exhaust orifices
is inserted into the pipe and carbon dioxide is in- After the sampled gravel has been measured, it is
divided into size classes, each class containing a
jected for a few minutes. As it escapes, the expand-
ing gas chills the pipe which Causes the pore water percentage of the original Sample. Approximately
near the pipe to freeze. The pipe is removed from twenty classes are required although it is not
the bed using a hoist attached to a portable tripod. necessary for them to have a fixed class interval.
This produces a relatively undisturbed Sample of The percentages in each class tan also be regarded
bed material about 100 mm to 150 mm in diameter. as frequencies of occurrence. There are essentially
However, at high stream velocities the size of the two ways of establishing grain size/frequencies.
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ISO 9195:1992(E)
200 mesh Screen
Grave1 Cutter
0 0,20 0,40 m
L
A ,l ,4 r\ 81 l q
,\ F* b b ‘f ‘4 b \ 4 4
’ (\4
J
h v ‘4
Gravekutter Sampler
Figure 2 -
6.1 Frequency by mass tan be obtained by Standard statistical procedures
after transforming all the measurements to logAO
The frequency of each size interval is expressed as values. The simplest way of determining the
the percentage by mass of the original Sample fall- characteristics of the logarithmic distribution is to
ing into the interval. construct a cumulative size distribution (percentage
Bulk samples are normally
analysed in this manner. Surface samples tan be finer than specified size) and plot this on logarithmic
expressed in this way, although calculations from (base lO)/normal probability Paper. The median
photographs are based on estimates of particle vol- Sample size is equal to the Ig I’!&, where /& is the
umes from size measurements, assuming a con- median grain size (in millimetres).
stant density.
The Sample geometrical Standard deviation (s) is
estimated by
6.2 Frequency by number
The frequency of each size interval is expressed as
the percentage by number of the total number of
particles in the original Sample that fall in the inter-
or by
val. Surface samples, especially of coarse gravel
and cobbles, are often analysed in this manner.
s= lg
+(%+$g
7 Grain sizelfrequency distributions
where 84 %, 50 %, and 16 o/o of the bed material are
finer than or equal to I),, (in millimetres), L),, (in
7.1 Surface samples
millimetres), and & (in millimetres) respectively.
Surface gravel samples, irrespective of the type of The cumulative curve tan also be used to establish
the percentage (n) of the bed material finer than or
sampling procedure and frequency determination,
equal to any specified grain diameter (11, milli-
are characteristically log-normally distributed. The
mean and Standard deviation of the logarithmic dis- metres). IJ,,, 1)84 and IJ65 are commonly used for
flow resistance investigations.
tribution define the frequency distribution and they
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ISO 9195:1992(E)
surface material larger than 20 mm to be estimated
7.2 Bulk samples
without disturbing its structure, allows rapid field
Bulk samples, it-respective of the type of frequency
Survey, and tan be used in clear water to a depth
classification, are approximately log-normally dis-
of 0,5 m.
tributed and often modal. Although there are no
simple statistical procedures for defining such dis-
8.2.1.2 Areal sampling procedures tan be used
tributions, values of grain diameter (D, millimetres),
underwater, to a maximum depth of about 0,5 m,
which are less than or equal to n per cent of the
and on exposed gravel bars.
Sample tan be obtained from a cumulative grain
size curve. Typical values used in Sediment trans-
port investigations are l&, I),, and &5.
8.2.1.3 Transect sampling is restricted to use on
exposed gravel bars.
8 Selection of sampling procedure
The following clauses are intended to give general
8.2.2 Bulk samples
guidance only. Specific investigations may require
particular siting.
8.2.2.1 Pipe Samplers, described in 4.2.1, tan be
used only in water up to a depth of 0,4 m. The di-
8.1 Selection of site
ameter of the pipe restricts the use of the Sampler
to a particular size range of material. A pipe diam-
The first step in site selection is to delineate a
eter of 0,15 m is generally suitable for sampling
homogeneous resch. This resch is defined by
gravel finer than 50 mm (see 9.2).
morphologic characteristics and is usually at least
one nieander wavelength, two pools and riffles, or
50 channel widths in length.
8.2.2.2 Freeze core Samplers tan be used in water
at depths of up to 0,6 m and are best suited for
Within a homogeneous resch, specific sites should
gravel and finer material. The method is ideal for the
be located for sampling of the coarser material, as
investigation of sedimentary structures as the sam-
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1992-06-l 5
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Échantillonnage et analyse des
matériaux du lit graveleux
Liquid flow measuremenf in open channels - Sampling and analysis of
gt-avel-bed material
Numéro de référence
ISO 9195: 1992(F)
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ISO 9195:1992(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Références normatives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
,.-.,.
3 Définitions 1
4 Matériels et modes de prélèvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3
5 Détermination de la granulométrie . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
6 Fréquence
7 Distribution granulométrique/distribution en fréquence
. . . . L . . . . 3
8 Choix du mode opératoire d’échantillonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
9 Détermination de la taille d’échantillon 6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .s.
10 Erreurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous qUelqUe forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et kS miCrofilmS, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9195:1992(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.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 O/o au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9195 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou- L
verts, sous-comité SC 6, Transport solide.
..*
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 9195:1992(F)
Introduction
Les techniques d’échantillonnage des matériaux du lit permettent d’ob-
tenir des échantillons de sédiments qui composent le lit d’un cours
d’eau.
Les données relatives aux dimensions des sédiments permettent en-
suite d’estimer la résistance à l’écoulement dans les canaux découverts
et, en associant ces informations aux données hydrauliques, de calculer
la charge en matériaux du lit et d’effectuer des prévisions morpholo-
giques.
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
_.~~
NORME INTERNATIONALE ISO 9195:1992(F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Échantillonnage et analyse des matériaux du lit graveleux
constituent des dispositions valables pour la pré-
1 Domaine d’application
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
1.1 La présente Norme internationale prescrit
Toute norme est sujette à révision et les parties
comment effectuer des prélèvements de matériaux
prenantes des accords fondés sur la présente
du lit graveleux en surface et sous la surface, et
Norme internationale sont invitées à rechercher la
comment analyser ces prélèvements pour détermi-
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
ner la distribution granulométrique des matériaux
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
du lit graveleux dans les canaux découverts.
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur à un moment donné.
1.2 La présente Norme internationale s’applique
aux matériaux de diamètre égal ou supérieur à
ISO 772:1988, Mesure de débit des liquides dans les
2 mm.
canaux découverts - Vocabulaire et symboles.
ISO 4364: 1977, Mesure de débit des liquides dans les
1.3 Dans la pratique, un lit graveleux peut se
canaux découverts - Échantillonnage des matériaux
composer de deux sortes de matériaux: une couche
du lit.
de matériaux superficiels assez grossiers et une
couche de matériaux plus fins se trouvant sous la
surface. Les matériaux de surface revêtent une im-
3 Définitions
portance particuliére pour les recherches sur les
amorces de transport solide et sur la résistance à
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
l’écoulement, tandis que c’est aux matériaux se
nale, les définitions données dans I’ISO 772 s’appli-
trouvant sous la surface que s’intéressent princi-
quent.
palement les recherches sur le charriage des ma-
tériaux du lit. La présente Norme internationale ne
4 Matériels et modes de prélèvement
cherche pas à établir de corrélation entre ces deux
populations.
4.1 Échantillons de surface
1.4 II existe deux techniques d’échantillonnage
4.1 .l Échantillonnage par quadrillage
applicables aux matériaux du lit graveleux calibré.
L’une consiste à recueillir in situ un volume défini
Une grille est posée sur la surface du dépôt
de matériaux qui seront ultérieurement traités
graveleux et l’on constitue l’échantillon en prélevant
comme un échantillon global. L’autre consiste à
tous les graviers situés aux points d’intersection de
échantillonner de diverses manières des matériaux
la grille. Cette méthode comporte plusieurs va-
superficiels. Ces deux méthodes font l’objet d’ana-
riantes de determination des points de prélèvement.
lyses distinctes dans la présente Norme internatio-
Ces points peuvent être définis par des enjambées
nale qui donne également des facteurs de
régulièrement espacées, les graviers étant prélevés
conversion établis sur la base de matériaux homo-
sous la trace du pas à intervalles d’une ou de plu-
gènes idéaux.
sieurs enjambées, en marchant au hasard, yeux
fermés et en ramassant la première pierre tombant
2 Références normatives sous la main, les doigts tendus. Lorsque les qua-
drillages sont de petites dimensions (moins de
Les normes suivantes contiennent des dispositions 1 m2), il est possible de prendre une photographie
qui, par suite de la référence qui en est faite,
de la zone en question ou de prendre une photo-
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9195:1992(F)
graphie établie à l’échelle et d’appliquer la grille à
la photographie.
4.1.2 Échantillonnage local
L’échantillon se compose de tous les cailloux se
trouvant en surface de la zone choisie. Si le maté-
riau se trouve à découvert au-dessus de l’eau, il
peut être marqué à la peinture, au pistolet pulvéri-
sateur, pour faciliter le prélévement ultérieur des
matériaux retenus.
4.1.3 Échantillonnage en ligne
0,20 0,40 m
0
L’échantillon se compose de toutes les pierres ali-
gnées sous un fil ou une corde tendue en ligne
droite en travers de la zone d’échantillonnage.
Figure 1 - Tube échantillonneur
4.2 Échantillons globaux
Les échantillonneurs décrits en 4.2.1 à 4.2.4 sont
qui peut atteindre 100 mm à 150 mm de diamètre.
représentatifs du type utilisé avec succès pour
Lorsque la vitesse d’écoulement de l’eau est élevée,
l’échantillonnage global. Les dimensions réelles des
le diamètre de la carotte congelée ainsi prélevée
tubes échantillonneurs et des outils de cavage peu-
diminue sous l’effet des transferts thermiques avec
vent être modifiées pour convenir aux dimensions
l’eau.
du matériau échantillonné.
4.2.3 Échantillonneur-caveur
4.2.1 Tube échantillonneur
L’échantillonneur se compose d’une cylindre ouvert
L’échantillonneur se compose d’un tube de 0,4 m
de 0,4 m de longueur et de 0,5 m de diamètre dont
de longueur et de 0,15 m de diamètre ouvert aux
le bord inférieur est cranté sur toute la circonfé-
deux bouts, dont une extrémité est fixée dans le
rence et le bord supérieur est muni de poignées. En
fond d’un cylindre de 0,5 m de hauteur et de 0,36 m
aval de I’échantillonneur est placée une boîte
de diamètre ouvert à son extrémité supérieure (voir
d’échantillonnage métallique rectangulaire de
figure 1). Le tube, qui dépasse du cylindre de
0,69 m de longueur, 0,31 m de profondeur et 0,41 m
0,26 m, est enfoncé dans le gravier jusqu’à ce que
de largeur dont l’une des extrémités est ouverte et
le fond du cylindre affleure la surface du lit. Le ma-
qui est elle-même munie de poignées sur les côtés.
tériau recueilli dans le tube peut être prélevé dans
L’extrémité ouverte est incurvée sur l’un des côtés
le cylindre à la main ou à l’aide d’une écope. Ce
de 0,41 m pour épouser la forme de I’échantillon-
système empêche les particules fines de I’échan-
neur cylindrique; elle présente un rebord rapporté
tillon d’être emportées par l’eau. Une fois I’échan-
qui se fixe hermétiquement sur le cylindre une fois
tillonnage achevé, le tube échantillonneur est retiré
en position. L’extrémité opposée présente une ou-
du lit du cours d’eau. Cet échantillonneur qui peut
verture de 0,16 m x 0,25 m sur laquelle est placé un
être utilisé jusqu’à 0,4 m de profondeur d’eau per-
tamis à mailles de 200 (voir figure 2).
met d’échantillonner séparément les matériaux se
trouvant en surface et sous la surface.
Une ou deux personnes enfoncent I’échantillonneur
à plusieurs centimètres dans le lit. On peut ainsi
4.2.2 Échantillonneur à cœur réfrigérant
recueillir à la main ou a l’aide d’une écope des
échantillons de matériaux se trouvant en surface et
Un tube de 20 mm de diamètre intérieur à pointe
sous la surface. Des plongeurs sont nécessaires si
rapportée est fiché dans le lit gravelleux. Un deu-
la profondeur d’échantillonnage dépasse 0,5 m. Si
xième tube raccordé à un réservoir de dioxyde de
le dessus de l’échantillonneur est submergé, la
carbone ayant des orifices d’évacuation est inséré
boîte d’échantillonnage peut servir temporairement
dans le premier. On y injecte du dioxyde de carbone de boîte de stockage pour éviter de perdre les par-
pendant quelques minutes. Le gaz injecté, en se di- ticules fines. L’ouverture tamisée permet la circu-
latant, refroidit le tube, ce qui provoque une congé- lation d’un léger courant d’eau à travers la boîte qui
lation de l’eau contenue dans les pores des retient les particules fines en suspension pendant
matériaux avoisinants. Le tube est ensuite hissé l’échantillonnage, en même temps que le matériau
hors du lit à l’aide d’un treuil fixé sur un tripode écope. En fin d’echantillonnage, la boîte est retirée
portatif. Ce système permet de prélever un échan- de l’eau a la main ou a l’aide du treuil se trouvant
tillon relativement non perturbé du matériau du lit, sur le canot.
2
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ISO 9195:1992(F)
d’échantillonneurs
7 Boîte
Tamis à maille de 200
Dispositif de cavage
0,20 0,40 m
0
I
\
I
Figure 2 - Échantillanneur-caveur
4.2.4 Excavateurs
6.1 Fréquence en masse
Dans les chenaux à lit rocheux, on a besoin de gros La fréquence de chaque intervalle granulométrique
volumes d’échantillons qui nécessitent l’emploi s’exprime en pourcentage de la masse de I’échan-
d’excavateurs ou engins similaires pour prélever les
tillon d’origine se trouvant dans l’intervalle en
quantités requises.
question. Ce mode d’analyse est généralement ré-
servé aux échantillons globaux. II est possible de
l’appliquer aux échantillons de surface bien que les
calculs à partir de photographies se fondent sur des
estimations du volume des particules en fonction de
5 Détermination de la granulométrie
leur grosseur, dans l’hypothèse d’une masse volu-
miSque constante.
Une fois l’échantillon recueilli ou photographié, il est
nécessaire de déterminer la taille linéaire de cha-
6.2 Fréquence en nombre
que pierre ou caillou. On prend en général pour
base l’axe intermédiaire ou axe b de la pierre que
La fréquence de chaque intervalle granulométrique
l’on mesure à l’aide de tamis à mailles carrées, de
s’exprime en pourcentage du nombre total de parti-
pieds à coulisse ou, pour les échantillons de sur-
cules de l’échantillon d’origine se trouvant dans
face, sur des photographies en supposant que
l’intervalle en question. Ce mode d’analyse est fré-
l’axe b correspond au plus petit axe visible.
quent pour les échantillons de surface et notamment
les graviers grossiers et les galets.
7 Distribution
6 Fréquence
granulométrique/distribution en fréquence
Une fois l’échantillonnage des matériaux achevé,
ceux-ci sont répartis en classes granulométriques 7.1 Échantillons de surface
dont chacune renferme un certain pourcentage de
l’échantillon d’origine. Environ une vingtaine de Quels que soient les modes d’échantillonnage et de
classes sont nécessaires bien que leurs frontières determination des fréquences, les échantillons de
ne soient pas obligatoirement fixes. Les pourcenta-
matériaux de surface présentent une distribution
ges de chaque classe correspondent à des fre- selon la loi log-normale. La moyenne et l’écart-type
quences d’occurrence. Il existe fondamentalement de la distribution logarithmique définissent la distri-
deux manières de définir les grosseurs de grains ou bution en fréquence et peuvent être déterminés par
les fréquences. des procédures statistiques normalisées après
3
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ISO 9195:1992(F)
transformation de tous les mesurages en valeurs
de méandre, deux bassins et hauts fonds ou 50 Iar-
lo. Le moyen le plus simple de déterminer les
geurs de chenal.
ml
caractéristiques de la distribution logarithmique est
A l’intérieur de ce troncon homogène, des sites
de construire un diagramme de distribution gra-
spécifiques doivent être réservés au prélèvement
nulométrique cumulée (pourcentage de particules
des matériaux grossiers car ce sont eux qui contri-
fines de grosseur inférieure à la grosseur prescrite)
buent à la formation du chenal et au transport so-
sur un papier logarithmique de probabilité normale
lide. L’ordre de priorité (voir figure 3) dans la
(base décimale). La grosseur médiane de I’échan-
sélection de ces sites s’établit comme suit:
tillon est égale à Ig DSo, où DSo est la grosseur mé-
diane de grain, en millimètres.
a) en amont immédiat d’éléments caractéristiques
géométrique de l’échantillon, s, peut
L’écart-type centraux tels que: barres médianes, barres de
être estimé à partir des équations losange et barres diagonales;
b) en amont immédiat d’une barre ponctuelle;
c) en amont immédiat d’une barre latérale;
(pour les plus petits
d) au niveau d’un haut fond
cou rs d’eau normalement).
s= Ig -+($f+$J
Il est essentiel de garantir une certaine cohérence
entre le mode d’échantillonnage et l’environnement
où 84 %, 50 %, et 16 % des matériaux du lit sont
sédimentaire échantillonné.
de taille égale ou inférieure à I),, (en millimètres),
L)5O (en millimètres) et &6 (en millimètres) respec-
tivement.
8.2 Échantillonnage
La courbe cumulée peut également servir à déter-
Le choix du mode d’échantillonnage dépend des
miner le pourcentage ut de matériaux du lit de taille
caractéristiques des matériaux du lit, de la profon-
égale ou inférieure à un diamètre de grain quelcon-
deur du cours d’eau, des exigences topographiques
que prescrit, n,, en millimètres. &(), & et 1165 sont
et du temps disponible.
généralement utilisés dans les recherches sur la
résistance à l’écoulement.
8.2.1 Échantillons de surface
7.2 Échantillons globaux
8.2.1.1 L’échantillonnage par quadrillage peut se
faire sur les barres graveleuses à découvert par la
Quel que soit le type de leur distribution en fré-
technique des enjambées, en recueillant les pierres
quence, les échantillons globaux sont approxi-
se trouvant jusqu’à 1 m sous la surface de l’eau. Les
mativement répartis selon une loi log-normale et
techniques topographiques permettent d’évaluer les
souvent bimodale. Bien qu’il n’existe pas de mé-
matériaux de surface de taille supérieure à 20 mm,
thode statistique simple pour définir ce genre de
sans déranger leur structure, d’effectuer des en-
distribution, on peut obtenir à partir de la courbe de
quêtes sur place rapides et de travailler en eaux
distr
...
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1992-06-l 5
Mesure de débit des liquides dans les canaux
découverts - Échantillonnage et analyse des
matériaux du lit graveleux
Liquid flow measuremenf in open channels - Sampling and analysis of
gt-avel-bed material
Numéro de référence
ISO 9195: 1992(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9195:1992(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Références normatives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
,.-.,.
3 Définitions 1
4 Matériels et modes de prélèvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3
5 Détermination de la granulométrie . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
6 Fréquence
7 Distribution granulométrique/distribution en fréquence
. . . . L . . . . 3
8 Choix du mode opératoire d’échantillonnage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
9 Détermination de la taille d’échantillon 6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .s.
10 Erreurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
0 ISO 1992
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous qUelqUe forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et kS miCrofilmS, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9195:1992(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.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 O/o au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9195 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 113, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou- L
verts, sous-comité SC 6, Transport solide.
..*
III
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ISO 9195:1992(F)
Introduction
Les techniques d’échantillonnage des matériaux du lit permettent d’ob-
tenir des échantillons de sédiments qui composent le lit d’un cours
d’eau.
Les données relatives aux dimensions des sédiments permettent en-
suite d’estimer la résistance à l’écoulement dans les canaux découverts
et, en associant ces informations aux données hydrauliques, de calculer
la charge en matériaux du lit et d’effectuer des prévisions morpholo-
giques.
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
_.~~
NORME INTERNATIONALE ISO 9195:1992(F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Échantillonnage et analyse des matériaux du lit graveleux
constituent des dispositions valables pour la pré-
1 Domaine d’application
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
1.1 La présente Norme internationale prescrit
Toute norme est sujette à révision et les parties
comment effectuer des prélèvements de matériaux
prenantes des accords fondés sur la présente
du lit graveleux en surface et sous la surface, et
Norme internationale sont invitées à rechercher la
comment analyser ces prélèvements pour détermi-
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
ner la distribution granulométrique des matériaux
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
du lit graveleux dans les canaux découverts.
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur à un moment donné.
1.2 La présente Norme internationale s’applique
aux matériaux de diamètre égal ou supérieur à
ISO 772:1988, Mesure de débit des liquides dans les
2 mm.
canaux découverts - Vocabulaire et symboles.
ISO 4364: 1977, Mesure de débit des liquides dans les
1.3 Dans la pratique, un lit graveleux peut se
canaux découverts - Échantillonnage des matériaux
composer de deux sortes de matériaux: une couche
du lit.
de matériaux superficiels assez grossiers et une
couche de matériaux plus fins se trouvant sous la
surface. Les matériaux de surface revêtent une im-
3 Définitions
portance particuliére pour les recherches sur les
amorces de transport solide et sur la résistance à
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
l’écoulement, tandis que c’est aux matériaux se
nale, les définitions données dans I’ISO 772 s’appli-
trouvant sous la surface que s’intéressent princi-
quent.
palement les recherches sur le charriage des ma-
tériaux du lit. La présente Norme internationale ne
4 Matériels et modes de prélèvement
cherche pas à établir de corrélation entre ces deux
populations.
4.1 Échantillons de surface
1.4 II existe deux techniques d’échantillonnage
4.1 .l Échantillonnage par quadrillage
applicables aux matériaux du lit graveleux calibré.
L’une consiste à recueillir in situ un volume défini
Une grille est posée sur la surface du dépôt
de matériaux qui seront ultérieurement traités
graveleux et l’on constitue l’échantillon en prélevant
comme un échantillon global. L’autre consiste à
tous les graviers situés aux points d’intersection de
échantillonner de diverses manières des matériaux
la grille. Cette méthode comporte plusieurs va-
superficiels. Ces deux méthodes font l’objet d’ana-
riantes de determination des points de prélèvement.
lyses distinctes dans la présente Norme internatio-
Ces points peuvent être définis par des enjambées
nale qui donne également des facteurs de
régulièrement espacées, les graviers étant prélevés
conversion établis sur la base de matériaux homo-
sous la trace du pas à intervalles d’une ou de plu-
gènes idéaux.
sieurs enjambées, en marchant au hasard, yeux
fermés et en ramassant la première pierre tombant
2 Références normatives sous la main, les doigts tendus. Lorsque les qua-
drillages sont de petites dimensions (moins de
Les normes suivantes contiennent des dispositions 1 m2), il est possible de prendre une photographie
qui, par suite de la référence qui en est faite,
de la zone en question ou de prendre une photo-
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 9195:1992(F)
graphie établie à l’échelle et d’appliquer la grille à
la photographie.
4.1.2 Échantillonnage local
L’échantillon se compose de tous les cailloux se
trouvant en surface de la zone choisie. Si le maté-
riau se trouve à découvert au-dessus de l’eau, il
peut être marqué à la peinture, au pistolet pulvéri-
sateur, pour faciliter le prélévement ultérieur des
matériaux retenus.
4.1.3 Échantillonnage en ligne
0,20 0,40 m
0
L’échantillon se compose de toutes les pierres ali-
gnées sous un fil ou une corde tendue en ligne
droite en travers de la zone d’échantillonnage.
Figure 1 - Tube échantillonneur
4.2 Échantillons globaux
Les échantillonneurs décrits en 4.2.1 à 4.2.4 sont
qui peut atteindre 100 mm à 150 mm de diamètre.
représentatifs du type utilisé avec succès pour
Lorsque la vitesse d’écoulement de l’eau est élevée,
l’échantillonnage global. Les dimensions réelles des
le diamètre de la carotte congelée ainsi prélevée
tubes échantillonneurs et des outils de cavage peu-
diminue sous l’effet des transferts thermiques avec
vent être modifiées pour convenir aux dimensions
l’eau.
du matériau échantillonné.
4.2.3 Échantillonneur-caveur
4.2.1 Tube échantillonneur
L’échantillonneur se compose d’une cylindre ouvert
L’échantillonneur se compose d’un tube de 0,4 m
de 0,4 m de longueur et de 0,5 m de diamètre dont
de longueur et de 0,15 m de diamètre ouvert aux
le bord inférieur est cranté sur toute la circonfé-
deux bouts, dont une extrémité est fixée dans le
rence et le bord supérieur est muni de poignées. En
fond d’un cylindre de 0,5 m de hauteur et de 0,36 m
aval de I’échantillonneur est placée une boîte
de diamètre ouvert à son extrémité supérieure (voir
d’échantillonnage métallique rectangulaire de
figure 1). Le tube, qui dépasse du cylindre de
0,69 m de longueur, 0,31 m de profondeur et 0,41 m
0,26 m, est enfoncé dans le gravier jusqu’à ce que
de largeur dont l’une des extrémités est ouverte et
le fond du cylindre affleure la surface du lit. Le ma-
qui est elle-même munie de poignées sur les côtés.
tériau recueilli dans le tube peut être prélevé dans
L’extrémité ouverte est incurvée sur l’un des côtés
le cylindre à la main ou à l’aide d’une écope. Ce
de 0,41 m pour épouser la forme de I’échantillon-
système empêche les particules fines de I’échan-
neur cylindrique; elle présente un rebord rapporté
tillon d’être emportées par l’eau. Une fois I’échan-
qui se fixe hermétiquement sur le cylindre une fois
tillonnage achevé, le tube échantillonneur est retiré
en position. L’extrémité opposée présente une ou-
du lit du cours d’eau. Cet échantillonneur qui peut
verture de 0,16 m x 0,25 m sur laquelle est placé un
être utilisé jusqu’à 0,4 m de profondeur d’eau per-
tamis à mailles de 200 (voir figure 2).
met d’échantillonner séparément les matériaux se
trouvant en surface et sous la surface.
Une ou deux personnes enfoncent I’échantillonneur
à plusieurs centimètres dans le lit. On peut ainsi
4.2.2 Échantillonneur à cœur réfrigérant
recueillir à la main ou a l’aide d’une écope des
échantillons de matériaux se trouvant en surface et
Un tube de 20 mm de diamètre intérieur à pointe
sous la surface. Des plongeurs sont nécessaires si
rapportée est fiché dans le lit gravelleux. Un deu-
la profondeur d’échantillonnage dépasse 0,5 m. Si
xième tube raccordé à un réservoir de dioxyde de
le dessus de l’échantillonneur est submergé, la
carbone ayant des orifices d’évacuation est inséré
boîte d’échantillonnage peut servir temporairement
dans le premier. On y injecte du dioxyde de carbone de boîte de stockage pour éviter de perdre les par-
pendant quelques minutes. Le gaz injecté, en se di- ticules fines. L’ouverture tamisée permet la circu-
latant, refroidit le tube, ce qui provoque une congé- lation d’un léger courant d’eau à travers la boîte qui
lation de l’eau contenue dans les pores des retient les particules fines en suspension pendant
matériaux avoisinants. Le tube est ensuite hissé l’échantillonnage, en même temps que le matériau
hors du lit à l’aide d’un treuil fixé sur un tripode écope. En fin d’echantillonnage, la boîte est retirée
portatif. Ce système permet de prélever un échan- de l’eau a la main ou a l’aide du treuil se trouvant
tillon relativement non perturbé du matériau du lit, sur le canot.
2
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ISO 9195:1992(F)
d’échantillonneurs
7 Boîte
Tamis à maille de 200
Dispositif de cavage
0,20 0,40 m
0
I
\
I
Figure 2 - Échantillanneur-caveur
4.2.4 Excavateurs
6.1 Fréquence en masse
Dans les chenaux à lit rocheux, on a besoin de gros La fréquence de chaque intervalle granulométrique
volumes d’échantillons qui nécessitent l’emploi s’exprime en pourcentage de la masse de I’échan-
d’excavateurs ou engins similaires pour prélever les
tillon d’origine se trouvant dans l’intervalle en
quantités requises.
question. Ce mode d’analyse est généralement ré-
servé aux échantillons globaux. II est possible de
l’appliquer aux échantillons de surface bien que les
calculs à partir de photographies se fondent sur des
estimations du volume des particules en fonction de
5 Détermination de la granulométrie
leur grosseur, dans l’hypothèse d’une masse volu-
miSque constante.
Une fois l’échantillon recueilli ou photographié, il est
nécessaire de déterminer la taille linéaire de cha-
6.2 Fréquence en nombre
que pierre ou caillou. On prend en général pour
base l’axe intermédiaire ou axe b de la pierre que
La fréquence de chaque intervalle granulométrique
l’on mesure à l’aide de tamis à mailles carrées, de
s’exprime en pourcentage du nombre total de parti-
pieds à coulisse ou, pour les échantillons de sur-
cules de l’échantillon d’origine se trouvant dans
face, sur des photographies en supposant que
l’intervalle en question. Ce mode d’analyse est fré-
l’axe b correspond au plus petit axe visible.
quent pour les échantillons de surface et notamment
les graviers grossiers et les galets.
7 Distribution
6 Fréquence
granulométrique/distribution en fréquence
Une fois l’échantillonnage des matériaux achevé,
ceux-ci sont répartis en classes granulométriques 7.1 Échantillons de surface
dont chacune renferme un certain pourcentage de
l’échantillon d’origine. Environ une vingtaine de Quels que soient les modes d’échantillonnage et de
classes sont nécessaires bien que leurs frontières determination des fréquences, les échantillons de
ne soient pas obligatoirement fixes. Les pourcenta-
matériaux de surface présentent une distribution
ges de chaque classe correspondent à des fre- selon la loi log-normale. La moyenne et l’écart-type
quences d’occurrence. Il existe fondamentalement de la distribution logarithmique définissent la distri-
deux manières de définir les grosseurs de grains ou bution en fréquence et peuvent être déterminés par
les fréquences. des procédures statistiques normalisées après
3
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ISO 9195:1992(F)
transformation de tous les mesurages en valeurs
de méandre, deux bassins et hauts fonds ou 50 Iar-
lo. Le moyen le plus simple de déterminer les
geurs de chenal.
ml
caractéristiques de la distribution logarithmique est
A l’intérieur de ce troncon homogène, des sites
de construire un diagramme de distribution gra-
spécifiques doivent être réservés au prélèvement
nulométrique cumulée (pourcentage de particules
des matériaux grossiers car ce sont eux qui contri-
fines de grosseur inférieure à la grosseur prescrite)
buent à la formation du chenal et au transport so-
sur un papier logarithmique de probabilité normale
lide. L’ordre de priorité (voir figure 3) dans la
(base décimale). La grosseur médiane de I’échan-
sélection de ces sites s’établit comme suit:
tillon est égale à Ig DSo, où DSo est la grosseur mé-
diane de grain, en millimètres.
a) en amont immédiat d’éléments caractéristiques
géométrique de l’échantillon, s, peut
L’écart-type centraux tels que: barres médianes, barres de
être estimé à partir des équations losange et barres diagonales;
b) en amont immédiat d’une barre ponctuelle;
c) en amont immédiat d’une barre latérale;
(pour les plus petits
d) au niveau d’un haut fond
cou rs d’eau normalement).
s= Ig -+($f+$J
Il est essentiel de garantir une certaine cohérence
entre le mode d’échantillonnage et l’environnement
où 84 %, 50 %, et 16 % des matériaux du lit sont
sédimentaire échantillonné.
de taille égale ou inférieure à I),, (en millimètres),
L)5O (en millimètres) et &6 (en millimètres) respec-
tivement.
8.2 Échantillonnage
La courbe cumulée peut également servir à déter-
Le choix du mode d’échantillonnage dépend des
miner le pourcentage ut de matériaux du lit de taille
caractéristiques des matériaux du lit, de la profon-
égale ou inférieure à un diamètre de grain quelcon-
deur du cours d’eau, des exigences topographiques
que prescrit, n,, en millimètres. &(), & et 1165 sont
et du temps disponible.
généralement utilisés dans les recherches sur la
résistance à l’écoulement.
8.2.1 Échantillons de surface
7.2 Échantillons globaux
8.2.1.1 L’échantillonnage par quadrillage peut se
faire sur les barres graveleuses à découvert par la
Quel que soit le type de leur distribution en fré-
technique des enjambées, en recueillant les pierres
quence, les échantillons globaux sont approxi-
se trouvant jusqu’à 1 m sous la surface de l’eau. Les
mativement répartis selon une loi log-normale et
techniques topographiques permettent d’évaluer les
souvent bimodale. Bien qu’il n’existe pas de mé-
matériaux de surface de taille supérieure à 20 mm,
thode statistique simple pour définir ce genre de
sans déranger leur structure, d’effectuer des en-
distribution, on peut obtenir à partir de la courbe de
quêtes sur place rapides et de travailler en eaux
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