ISO 4374:1982
(Main)Liquid flow measurement in open channels — Round-nose horizontal crest weirs
Liquid flow measurement in open channels — Round-nose horizontal crest weirs
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts — Déversoirs horizontaux à seuil arrondi
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Relations
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International Standard 4374
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONDME~YHAPO~HAR OPTAHl43ALIHR no CTAHLIAmH3AUl4IiI.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Liquid flow measurement in open channels - Round-nose
horizontal crest weirs
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts - Déversoirs horizontaux à seuil arrondi
First edition - 1982-12-15
UDC 532.572 : 532.532 Ref. No. IS0 4374-1982 (E)
Descriptors : liquid flow, open channels flow, flow measurement, weirs.
Price based on 17 pages
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Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards institutes (IS0 member bodies). The work of developing Inter-
national Standards is carried out through IS0 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 EO, 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 IS0 Council.
4374 was developed by Technical Committee ISO/TC 113,
International Standard IS0
Measurement of liquid flow in o,oen channels, and was circulated to the member
bodies in October 1980.
It has been approved by the member bodies of the following countries :
Australia
India Spain
China Italy Switzerland
Czechoslovakia Netherlands United Kingdom
France Romania
USA
Germany, F. R. South Africa, Rep. of USSR
The member body of the following country expressed disapproval of the document on
technical grounds :
Belgium
O International Organization for Standardization, 1982 O
Printed in Switzerland
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IS0 4374-1982 (E)
Liquid flow measurement in open channels - Round-nose
horizontal crest weirs
1 Scope and field of application 5.1.2 A preliminary study should be made of the physical and
hydraulic features of the proposed site, to check that it con-
1 .I This International Standard deals with the measurement forms (or can be made to conform) to the requirements
of flow in rivers and artificial channels under steady flow con- necessary for measurement of discharge by the weir. Particular
ditions using round-nose horizontal crest weirs (see figure 1).
attention should be paid to the following features in selecting
the site :
1.2 The flow conditions considered are limited to steady
a) The adequacy of the length of channel or regular cross-
flows which are uniquely dependent on the upstream head.
section available (see 5.2.2.2.).
Drowned flows, which depend on downstream as well as
upstream levels, are not covered.
b) The uniformity of the existing velocity distribution (see
annex Cl.
1.3 The round-nose horizontal crest weir has a good
discharge range and modular limit and is more appropriate for
c) The avoidance of a steep channel (but see 5.2.2.6).
use in small and medium sized installations. It is particularly
robust and insensitive to minor damage.
di The effects of any increased upstream water level due
to the measuring structure.
1.4 Annex A gives the guidelines for the selection of weirs
e) The conditions downstream (including such influences
and flumes for the measurement of the discharge of water in
as tides, confluences with other streams, sluice gates, mill
open channels.
dams and other controlling features which might cause
drowning).
2 Reference
f) The impermeability of the ground on which the struc-
ture is to be founded and the necessity for piling, grouting
IS0 772, Liquid flow measurement in open channels -
or other means of controlling seepage.
Vocabulary and symbols.
g) The necessity for flood banks, to confine the maximum
discharge to the channel.
3 Definitions and symbols
The stability of the banks, and the necessity for trim-
h)
ming and/or revetment in natural channels.
For the purpose of this International Standard, the definitions
given in IS0 772 apply. A full list of symbols with the cor-
Uniformity of the section of the approach channel.
j)
responding units of measurement is given in annex B.
k) Effect of wind. Wind can have a considerable effect on
the flow over a river, flume or weir, especially when it is
wide and the head is small and when the prevailing wind is
4 Units of measurement
in a transverse direction.
The units of measurement used in this International Standard
I) Aquatic weed growth.
are SI units.
mi Sediment transportation.
5 Installation
5.1.3 If the site does not possess the characteristics necessary
for satisfactory measurements, or if an inspection of the stream
5.1 Selection of site shows that the velocity distribution in the approach channel
deviates appreciably from the examples shown in annex C, the
site should not be used unless suitable improvements are
5.1.1 The weir shall be located in a straight section of channel
avoiding local obstructions, roughness or unevenness of the practicable. Alternatively, the performance of the installation
bed. should be checked by independent flow measurement.
1
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IS0 4374-1982 (E)
5.2 Installation conditions vided by suitably placed baffles formed of vertical laths, but no
baffle should be nearer to the point at which head is measured
than 10 H,,,,,.
5.2.1 General requirements
5.2.1.1 The complete measuring installation consists of an 5.2.2.6 Under certain conditions, a hydraulic jump may occur
approach channel, a weir structure and a downstream channel. upstream of the measuring structure, for example if the
The condition of each of these three components affects the
approach channel is steep. Provided the hydraulic jump is at a
overall accuracy of the measurements. Installation require- distance upstream of not less than about 30 fimax, flow
ments include such features as the surface finish of the weir,
measurement will be feasible, subject to confirmation that an
cross-sectional shape of channel, channel roughness and the
even velocity distribution exists at the gauging station.
influence of control devices upstream or downstream of the
gauging structure.
5.2.2.7 Conditions in the approach channel can be verified by
inspection or measurement for which several methods are
5.2.1.2 The distribution and direction of velocity may have an
available such as current meters, floats, velocity rods, or con-
important influence on the performance of a weir (see 5.2.2 and centrations of dye, the last being useful in checking conditions
annex Cl. at the bottom of the channel. A complete and quantitative
assessment of velocity distribution may be made by means of a
current meter. The velocity distribution should then be
5.2.1.3 Once a weir has been installed, any changes in the
assessed by reference to annex C.
systems which affect the basis of the design will change the
discharge characteristics.
5.3 Weir structure
5.2.2 Approach channel
5.3.1 The structure shall be rigid and watertight and capable
5.2.2.1 If the flow in the approach channel is disturbed by
of withstanding flood flow conditions without damage from
irregularities in the boundary, for example large boulders or
outflanking or from downstream erosion. The weir crest shall
rock outcrops, or by a bend, sluice gate or other feature which
be at right angles to the direction of flow and the geometry
causes asymmetry of discharge across the channel, the
shall conform to the dimensions given in relevant clauses.
accuracy of gauging may be significantly affected. The flow in
the approach channel should have a symmetrical velocity
5.3.2 The surface of the weir, and of the vertical abutments
distribution (see annex C) and this can most readily be
flanking the weir shall be smooth; they can be constructed in
achieved by providing a long straight approach channel of
concrete with a smooth cement finish, or surfaced with a
uniform cross-section.
smooth non-corrodible material. In laboratory installations, the
finish should be equivalent to rolled sheet metal or planed,
5.2.2.2 A length of straight approach channel five times the
sanded and painted timber. The surface finish is of particular
water surface width at maximum flow will usually suffice, pro-
importance on the horizontal crest, but can be relaxed a
vided flow does not enter the approach channel with high
distance along the profile 1/2 fimax upstream and downstream
velocity via a sharp bend or angled sluice gate. However, a
of the crest proper.
greater length of uniform approach channel is desirable if it can
readily be provided.
5.3.3 In order to minimize uncertainty in the discharge, the
following tolerances are acceptable :
5.2.2.3 The length of uniform approach channel suggested
in 5.2.2.2 refers to the distance upstream of the head
-
On the crest width, 0,2 % of this width with a maxi-
measuring position. However, in a natural channel it would be
mum 0.01 m.
uneconomic to line the bed and banks with concrete for this
distance, and it would be necessary to provide a contraction in
-
On the horizontal surfaces, slopes of 0,l % (1 mm/m).
plan if the width between the vertical walls of the lined
approach to the weir is less than the width of the natural
The structure shall be measured on completion and at regular
channel. The unlined channel upstream of the contraction
intervals thereafter and if it varies from the design dimensions
should nevertheless comply with the requirements of 5.2.2.1
by more than the permissible tolerances, the discharge shall be
and 5.2.2.2.
re-computed.
5.2.2.4 Vertical side walls to effect a contraction in plan
should be symmetrically disposed with respect to the centre-
5.4 Downstream conditions
line of the channel and should preferably be curved with a
radius not less than 2 fi,,,. The downstream tangent point
Conditions downstream of the structure are important in that
shall be at least Hmax upstream of the head measurement sec-
they control the tailwater level. This level is one of the factors
tion. The height of the side walls should be chosen such that
which determines whether modular or drowned flow conditions
the design maximum discharge can be contained.
will occur at the weir. It is essential, therefore, to calculate or
observe tailwater levels over the full discharge range and make
5.2.2.5 In a channel where the flow is free from floating and
decisions regarding the type of weir and its required geometry
suspended debris, good approach conditions can also be pro- in the light of this evidence.
2
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6 Maintenance - General requirements 7.2.5 Adequate additional depth should be provided in the
well to avoid the danger of the float grounding on the bottom
Maintenance of the measuring structure and the approach or any accumulation of silt or debris. The gauge well arrange-
channel is important to secure accurate measurements. It is ment may include an intermediate chamber of similar size and
essential that the approach channel is kept clean and free from
proportions between it and the approach channel, to enable silt
silt and vegetation as far as practicable for at least the distance and other debris to settle out where they may be readily seen
specified in 5.2.2.2. The float well and the entry from the and removed.
approach channel shall also be kept clean and free from
deposits.
7.2.6 The diameter of the connecting pipe or width of slot
should be sufficient to permit the water level in the well to
The weir structure shall be kept clean and free from clinging
follow the rise and fall of head without appreciable delay, but
debris and care taken in the process of cleaning to avoid
on the other hand it should be as small as possible, consistent
damage to the weir crest.
with ease of maintenance, to damp out oscillations due to short
period waves.
7.2.7 No firm rule can be laid down for determining the size of
7 Measurement of head
the connecting pipe or slot, because this is dependent on the
circumstances of the particular installation, for example
7.1 General requirements
whether the site is exposed and thus subject to waves, and
whether a large diameter well is required to house the floats of
7.1.1 Where spot measurements are required, the head
recorders. It is preferable to make the connection too large,
upstream of the weir crest can be measured by a vertical or
rather than too small, because a restriction can easily be added
inclined gauge, a hook, point, wire or tape gauges. Where a
later if short period waves are not adequately damped out. A
continuous record is required, a recording gauge shall be used.
100 mm diameter pipe is usually suitable for flow measurement
The location of the head measurement section is dealt with
in the field. Three millimetres may be appropriate for precision
in 8.2.
head measurement with steady flows in the laboratory.
7.1.2 As the size of the weir and the head on it reduces, small
errors in construction and in the zero setting and reading of the
7.3 Zero setting
head measuring devices become of greater relative importance.
7.3.1 Initial accurate setting of the zero of the head measuring
device with respect to the crest level of the weir, and regular
7.2 Gauge well
checking of this setting thereafter, is essential if overall ac-
curacy is to be attained.
7.2.1 It is usual to measure the head in a separate gauge well
to reduce the effects of surface irregularities. When this is
done, it is also desirable to measure the head in the approach 7.3.2 An accurate means of checking the zero shall be pro-
channel as a check. vided. The instrument zero should be obtained by a direct
reference to the weir crest, and a record of the setting made in
the approach channel and in the gauge well. A zero check
7.2.2 The gauge well shall be vertical and of sufficient height
based on the water level (either when the flow ceases or just
and/or depth to cover the full range of water levels, and have a
begins) is liable to serious errors due to surface tension effects
0,3 m over the maximum water level
minimum margin of
and shall not be used.
estimated to be measured at the recommended position for the
measurement of head. The well should be connected to the
approach channel by means of a pipe or slot.
8 Round-nose horizontal crest weirs
7.2.3 Both the well and the connecting pipe or slot shall be
watertight, and where the well is provided for the accommoda-
tion of the float of a level recorder, it should be of adequate size
8.1 Definition
and depth to give clearance around the float at all stages. The
float should not be nearer than 0,075 m to the wall of the well.
8.1.1 The standard weir comprises a truly level and horizontal
crest, between abutments. The upstream corner should be
rounded in such a manner that flow separation does not occur,
7.2.4 The pipe or slot should have its invert not less than
and downstream of the horizontal crest there should be either
O,% m below the lowest level to be gauged, and it should ter-
minate flush with the boundary of the approach channel and at
a) a rounded corner,
right angles thereto. The approach channel boundary should be
plain and smooth (equivalent to carefully finished concrete)
b) a downward slope or,
within a distance of ten times the diameter of the pipe or width
of slot from the centreline of the connection. The pipe may be
c) a vertical face.
oblique to the wall only if it is fitted with a removable cap or
plate, set flush with the wall, through which a number of holes
The weir should be set at right angles to the direction of flow in
are drilled. The edges of those holes should not be rounded or
the approach channel.
burred.
3
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IS0 4374-1982 (E)
9.1.2 Since the total head, H, cannot be measured directly,
8.1.2 The dimensions of the weir and its abutments shall
the discharge equation in terms of gauged head, h, relative to
comply with the requirements indicated in figure 1. The radius
crest level may be written as follows :
of the upstream crest shall not be less than 0,2H,,,,,. The
length of the horizontal portion of the weir crest should not be
less than 1,75 if,,,,, nor should the sum of the crest length and
. . (2)
nose radius be less than 2,25 if,,,,,.
8.2 Location of head measurement section
where C,, is a further dimensionless coefficient allowing for the
effect of approach velocity on the measured water level
The head on the weir should be measured at a point far enough
upstream of the weir.
upstream of the crest to be clear of the effects of draw-down,
but close enough to the weir to ensure that the energy loss be-
By definition
tween the section of measurement and the upstream edge of
the weir crest shall be negligible. It is recommended that the
head measurement section be located a distance of between
. * (3)
three and four times ifmax upstream of the weir block.
9.1.3 The total head is related to the gauged head by the
8.3 Provision for modular flow
equation :
Flow is modular when it is independent of variations in tailwater
level. For this to occur, assuming subcritical conditions in the H = h -k aV212g . . . (4)
tailwater channel, the tailwater total head level must not rise
beyond a certain percentage of H. With a vertical downstream where Vis the local mean velocity in the approach channel at
face, this percentage is dependent on Hipd : 63 % for low the cross-section where the head is measured and O is a coeffi-
values of Hlpd, rising to 75 % at HIpd of 0,5 and 80 % at Hlpd cient (the kinetic energy or Coriolis coefficient) which takes
of 1 ,O and over. If the weir block has a downstream slope flatter account of the fact that the kinetic energy head exceeds V212 g
than 1 in 5, the modular limit may be taken as 5 % higher
if the velocity distribution across the section is regular but not
throughout. In the above, pd is the height of the crest above uniforml). In applying this equation in this International Stan-
downstream bed level.
dard, a may be taken as unity, with the tolerances given in later
clauses and the provisions of 5.2 and annex C in mind.
9 Discharge equations
9.1.4 From equations (21, (3) and (41, it may be deduced that
9.1 Basic equation
9.1 .I Critical depth theory, augmented by experimental data,
has shown that the discharge over a round-nose horizontal
where A is the cross-sectional area of the approach channel
crest weir may be represented by the following equation :
below the observed water level, at the gauging section.
3/2 3/2
Thus C, may be deduced in terms of CD b hlA. To avoid the
. . . (1)
a=(:) CD~&H
complicated solution of equation (5) in deducing C,,, figure 2
has been prepared to give the relation between C,, and
where
CD b hlA. The value of CD can be obtained by using equation
(6) or i6a)l.
Q is the discharge;
9.2 Computation of discharge
CD is the coefficient of discharge (non dimensional);
9.2.1 There are two common methods of computing
g is the gravitational acceleration;
discharge from gauged head readings. The first obtains results
by successive approximation techniques and utilises the basic
b is the width of weir crest;
”total head” equations. This method is admirably suited to
solutions by computer techniques since the computer provides
H is the total head.
1) The formulae given in this International Standard were derived from experiments where the approach channel velocity distribution was fairly
uniform and hence a approximates to unity. If a velocity study at the gauging section indicates that a > 1.25 the station clearly does not meet the
provisions of 5.2 and improvements to the approach channel are necessary. Very approximately :
a = 1 + 3e2 -2s
Vmax
where e =y-- 1
V
vmax being the highest velocity observed at the cross-section where the head is measured.
4
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an efficient way of carrying out the repetitive calculations in- 9.3.4 The height of the weir, p, should not be less than
0,15 m. The crest width b shall not be less than 0,30 m nor less
volved. The second method utilises relationships which can be
derived between gauges and total heads for particular weir and than Hmax, nor less than L15.
flow geometries. These enable the coefficient of velocity, e,,, in
the discharge equation to be assessed from tables and graphs.
9.4 Accuracy
9.2.2 The basic discharge equation is given in 9.1 in terms of With reasonable care and skill in the construction and installa-
both total and gauged head. Equation (2) may be used to tion of a round-nose horizontal crest weir, the uncertainty in
evaluate discharge, with the appropriate value of e,,, read from the coefficient of discharge (including e,,) may be deduced
figure 2. from the equation :
xc = k 2(21 - 20cD) % . . . (7)
9.2.3 For water at ordinary temperatures, CD is a function of
head, h, the crest length in the direction of flow, the roughness
The method by which the uncertainty in the coefficient may be
of the crest, and the ratio hlb. It can be expressed by the
combined with other sources of uncertainty is described
equation
in 10.6.
10 Errors in flow measurement
where
10.1 General
L is the length of the horizontal section of the crest in the
direction of flow;
10.1.1 The uncertainty of any flow measurement can be
estimated if the uncertainties from various sources are com-
6,
bined. The assessment of these contributions to the total
x =- is a factor which allows for the influence of the
uncertainty will indicate whether the rate of flow can be
boundary layer of the crest.
measured with sufficient accuracy for the purpose in hand.
This clause is intended to provide sufficient information for the
6, is the boundary layer thickness.
Where
user of this International Standard to estimate the uncertainties
of measurement of discharge (see IS0 5168).
For most installations with a good surface finish the value of
6,lL will in practice lie in the range 0,002 to 0,004. Provided
105 > Llk > 4000 (k is the roughness value) and
10.1.2 The error may be defined as the difference between
Re > 2 x IO5 (Re is the Reynolds number), 6,lL may be
the actual rate of flow and that calculated in accordance with
assumed equal to 0,003 without introducing much error.
the equation for the weir, which is assumed to be constructed
Equation (6) then becomes :
and installed in accordance with this International Standard.
The term uncertainty will be used to denote the deviation from
the true rate of flow within which the measurement is expected
( “TL) ( I-- 0,YL) 3’2
1 -- (6a)
to lie some nineteen times out of twenty (the ”95 % confidence
limits“).
An example illustrating a more accurate method of calculating
10.2 Sources of error
CD based on the boundary layer displacement thickness con-
cept is shown in annex D.
10.2.1 The sources of error in the discharge measurement
may be identified by considering a generalized form of
discharge equation for weirs :
9.3 Limits of application
(2)
9.3.1 The practical lower limit of h is related to the magnitude
of the influence of fluid properties and boundary roughness.
The recommended lower limit is 0,06 m or 0,03 L, whichever is
where
the greater.
(t) 3’2 is a numerical constant not subject to error;
9.3.2 The limitations on Hlp arise from difficulties experi-
enced when the Froude number in the approach channel ex-
ceeds 0,5, coupled with inadequate experimental confirmation
g the acceleration due to gravity, varies from place to
at high values of Hip. The recommended upper limit is
place, but the variation is small enough to be neglected in
Hlp = 1,5.
flow measurement.
9.3.3 HIL shall not exceed 0,57 and this limitation on HIL
10.2.2 The only sources of error which need to be considered
arises from the necessity to ensure parallel flow at the critical
:
further are
section on the crest.
5
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IS0 4374-1982 (E)
a) The discharge coefficient CD and the velocity of 10.4 Errors in coefficient values
approach coefficient C,,. Numerical estimates and uncer-
tainties in the combined coefficient C,, CD are given in 9.4. 10.4.1 All errors in this category are systematic.
b) The dimensional measurement of the structure, for
10.4.2 The values of the discharge coefficient C,, and C,
example the width of weir, b.
quoted in this International Standard are based on an appraisal
of experiments, which may be presumed to have been carefully
c) The measured head, h.
carried out, with sufficient repetition of the readings to ensure
adequate precision. However, when measurements are made
on other similar installations, systematic discrepancies between
10.2.3 The uncertainties in b and h have to be estimated by
coefficients of discharge may occur, which may be attributed
the user. The uncertainty in dimension will depend upon the
of the device, its installation,
to variations in the surface finish
accuracy to which the device as constructed can be measured;
the approach conditions, etc.
in practice this uncertainty may prove to be insignificant in
comparison with other uncertainties. The uncertainty in the
head will depend upon the accuracy of the head-measuring 10.4.3 The uncertainties in the coefficients quoted in the
device, the determination of the gauge zero, and upon the
preceding clauses of this International Standard are based on a
technique used. This may be small if a Vernier or micrometer in- consideration of the spread of experimental data from various
strument is used, with a zero determination-of comparable
sources about the mean values of these coefficients. The
precision. uncertainties thus represent the accumulation of evidence at
the time of publication.
10.5 Errors in measurement
10.3 Kinds of errors
10.5.1 Both random and systematic errors will occur in
10.3.1 Errors can be classified as random or systematic, the
measurements made by the user.
former affecting the reproducibility (precision) of measurement
and the latter affecting its true accuracy.
10.5.2 Since neither the methods of measurement nor the
way in which they are to be made are specified, no numerical
values for uncertainties in this category can be given; they must
10.3.2 The standard deviation of a set of measurements of a
be estimated by the user. For example, consideration of the
variable Y under steady conditions may be estimated from the
method of measuring the weir should permit the user to deter-
equation :
mine the uncertainty in this quantity.
(8)
10.5.3 The discharges given by the equation are volumetric
figures, and the fluid density does not affect the volumetric
L -I
discharge for a given head provided the operative head is
where 7 is the observed mean.
gauged in fluid of identical density. If the gauging is carried out
in a separate well, a correction for the difference in density may
The standard deviation of the mean is then given by :
be necessary if the temperature in the well is significantly dif-
ferent from that of the flowing fluid. However, it is assumed
here that the densities are equal.
. . . (9)
10.5.4 The uncertainty of the gauged head should be deter-
and the uncertainty of the mean is twice sr (for 95 % prob-
mined from an assessment of the separate sources of uncer-
ability) if the number of measurements is large.
tainty for example, the zero uncertainty, the gauge sensitivity,
backlash in the indication mechanism, the residual random
This is the contribution of random uncertainty in experimental
uncertainty in the mean of a series of measurements etc. The
measurements to the total uncertainty of the mean.
uncertainty of the gauged head is the square root of the sum of
the squares of the separate uncertainties.
10.3.3 A measurement can also be subject to systematic
error : the mean of very many measured values would thus still 10.5.5 The above component uncertainties should be
calculated as percentage standard deviations at the 95 % con-
differ from the true value of the quantity being measured. An
error in setting the zero of the water level gauge to crest level, fidence limits but when the value of a component uncertainty is
determined from only a single measurement, the uncertainty is
for example, produces a systematic difference between the true
mean measured head and the actual value. As repetition of the said to be rectangularly distributed and can be taken, for the
purposes of this International Standard, to be the (plus or
measurement does not eliminate systematic errors, the actual
value can only be determined by an independent measurement minus) limits within which the true value is known to lie with
known to be more accurate. certainty (i.e. half the estimated maximum deviationil).
1) The standard deviation of a rectangular distribution between limits f Xis X/&and the 95 % confidence limits, treating this standard deviation
as if it referred to a normal distribution, are I 2 X/&or $: 1.15 X. It is thus sufficient to take the tolerance as equal to f X.
6
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IS0 4374-1982 (E)
10.6 Combination of uncertainties to give 0,67 m with a breadth of weir crest b of 10 m and weir crest
overall uncertainty on discharge length L of 2 m. Ten successive readings of the head gave a
standard deviation of the mean s6 as 1 mm.
10.6.1 The total uncertainty is the resultant of severa
...
Norme internationale 0 4374
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Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Déversoirs horizontaux à seuil arrondi
Liquid flow measurement in open channels - Round-nose horizontal crest weirs
Première édition - 1982-12-15
CDU 532.572 : 532.532 Réf. no : IS0 4374-1982 (FI
Descripteurs : écoulement de liquide, écoulement en canal découvert, mesurage de débit, déversoir.
Prix basé sur 17 pages
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Ava n t- pro pos
L'ISO (organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I'ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale 4374 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 113,
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts, et a été soumise aux comités
membres en octobre 1980.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d' France Royaume-Uni
Allemagne, FI. F. Inde Suisse
Australie Italie Tchécoslovaquie
Chine Pays-Bas USA
Espagne Roumanie URSS
Le comité membre du pays suivant l'a désapprouvée pour des raisons techniques :
Belgique
O Organisation internationale de normalisation, 1982
Imprimé en Suisse
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NORM E I NTE RN ATlON ALE IS0 4374-1982 (F)
Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts -
Déversoirs horizontaux à seuil arrondi
1 Objet et domaine d'application 5.1.2 II faut procéder à une étude préliminaire des conditions
physiques et hydrauliques de l'emplacement proposé, pour
1 .I La présente Norme internationale traite de la mesure du vérifier qu'il est conforme (ou peut être rendu tel) aux condi-
débit dans les rivières et chenaux artificiels à écoulement per- tions nécessaires au mesurage de débit au moyen du déversoir.
manent à l'aide de déversoirs horizontaux à seuil arrondi (voir On veillera en particulier aux points suivants dans le choix de
figure 1). l'emplacement :
1.2 Les conditions d'écoulement considérées se limitent aux a) Existence d'une longueur suffisante du chenal, à sec-
tion droite régulière (voir 5.2.2.2).
écoulements permanents ne dépendant que de la hauteur de
charge à l'amont. La norme ne traite pas des écoulements
noyés sur lesquels influent tant le niveau à l'amont que le b) Uniformité de la répartition des vitesses existante (voir
annexe Ci.
niveau à l'aval.
Chenal à forte pente, à éviter (mais voir 5.2.2.6).
c)
1.3 Le déversoir horizontal à seuil arrondi a une gamme de
débit et une limite modulaire satisfaisantes et peut être plus
d) Effets de l'augmentation des niveaux de l'eau en
convenablement utilisé dans des installations de petite ou de
amont, due au dispositif de mesurage.
moyenne taille. II est particulièrement robuste et insensible aux
dommages matériels mineurs.
e) Conditions en aval (y compris les influences telles que
marées, confluents avec d'autres cours d'eau, écluses, bar-
1.4 L'annexe A donne les critères de choix des déversoirs et
rages et autres accessoires de contrôle qui peuvent provo-
des canaux jaugeurs pour le mesurage de débit de l'eau dans les
quer un écoulement noyé).
canaux découverts.
sol sur lequel doit reposer le dispositif
f) Imperméabilité du
de mesurage et nécessité de procéder à un compactage, à
2 Référence
des jointoiements ou à tout autre moyen de contrôle des
suintements.
IS0 772, Mesurage du débit des liquides dans les canaux
découverts - Vocabulaire et symboles.
Nécessité pour les rives de retenir le débit maximal de
g)
crue dans le chenal.
3 Définitions et symboles
Stabilité des rives et nécessité de nettoyer etfou de gar-
hl
nir d'un revêtement dans le cas de chenaux naturels.
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
tions données dans I'ISO 772 sont applicables. Une liste com-
Uniformité de la section du chenal d'approche.
j)
plète de symboles avec les unités de mesure correspondantes
est donnée dans l'annexe B.
k) Effet du vent. Le vent peut avoir un effet considérable
sur l'écoulement dans une rivière, un déversoir ou un canal
jaugeur, surtout lorsque ceux-ci sont larges et la charge fai-
4 Unités de mesure
ble et que le vent dominant est dans une direction transver-
sale.
Les unités de mesure utilisées dans la présente Norme interna-
tionale sont les unités SI.
I) Croissance de mauvaises herbes aquatiques.
mi Transport solide.
5 Installation
5.1 Choix de l'emplacement 5.1.3 Si l'emplacement ne remplit pas les conditions requises
pour effectuer des mesurages satisfaisants, ou si un examen du
5.1.1 Le déversoir doit être situé dans un tronçon de chenal courant montre que la répartition des vitesses dans le chenal
rectiligne, à l'écart des obstructions locales, rugosités ou inéga- d'approche diffère de manière appréciable de celle qui est indi-
lités du lit. quée dans les exemples de l'annexe c, il ne faut pas l'utiliser à
1
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IS0 4374-1982 (FI
5.2.2.5 Dans un chenal exempt de débris flottants ou en sus-
moins qu'il soit possible d'y apporter les améliorations néces-
pension, on peut également établir de bonnes conditions
saires. Le fonctionnement de l'installation doit également être
d'approche en plaçant judicieusement des chicanes formées de
vérifié par une mesure de débit séparée.
lattes verticales, mais aucune chicane ne doit être placée à une
distance du point de mesurage inférieure à 10 H,,,,,.
5.2 Conditions d'installation
5.2.2.6 Dans certaines conditions, un ressaut peut apparaître
en amont du dispositif de mesurage, par exemple si le chenal
5.2.1 Spéfications générales
d'approche est à forte pente. Si ce ressaut est à une distance en
amont au moins égale à 30 Hmax, on peut effectuer le mesu-
5.2.1 .I L'installation complète de mesurage comprend un
rage du débit, sous réserve qu'il existe une répartition régulière
chenal d'approche, un déversoir et un chenal aval. Les condi-
des vitesses au niveau de la station de jaugeage.
tions de chacun de ces trois éléments affectent la précision
totale des mesurages. Les conditions exigées pour l'installation
comprennent des caractéristiques telles que : état de surface
5.2.2.7 L'état du chenal d'approche peut être vérifié par exa-
du déversoir, forme de la section transversale du chenal, rugo-
men visuel ou par des mesures pour lesquelles on dispose de
sité du chenal et influence des appareils de contrôle en amont
plusieurs techniques telles que moulinets, flotteurs, bâtons de
ou en aval du dispositif de jaugeage.
vitesse ou solutions concentrées de colorants, la dernière tech-
nique servant à vérifier les conditions au fond du chenal. Une
estimation complète et quantitative de la répartition des
5.2.1.2 La répartition et la direction des vitesses peuvent avoir
vitesses doit alors être vérifiée par référence à l'annexe C.
une influence importante sur le fonctionnement du déversoir
(voir 5.2.2 et annexe CI.
5.3 Structure du déversoir
5.2.1.3 Une fois le déversoir installé, tout changement maté-
riel apporté à l'installation modifie les caractéristiques de débit.
5.3.1 La structure doit être rigide, étanche et capable de résis-
ter aux écoulements de crue sans être endommagée par des
débordements ou l'érosion aval. La crête du déversoir doit être
5.2.2 Chenal d'approche
perpendiculaire à la direction de l'écoulement et la géométrie
5.2.2.1 Si le débit dans le chenal d'approche est perturbé par
doit correspondre aux dimensions données dans les chapitres
des irrégularités de la couche limite, telles que gros cailloux OU
qui s'y rapportent.
affleurements de roches, ou par une courbe, une écluse ou tout
autre élément provoquant une asymétrie de l'écoulement dans
5.3.2 Les surfaces du déversoir et des butées verticales le
le chenal, il peut se produire des erreurs sérieuses dans la
flanquant doivent être lisses; elles peuvent être en béton recou-
mesure. L'écoulement dans le chenal d'approche doit avoir une
vert, pour la finition, d'une couche de ciment lisse ou d'un
répartition symétrique des vitesses (voir annexe C) et la meil-
matériau lisse non sujet à la corrosion. Dans les installations de
leure manière de réaliser cette condition est de prévoir un long
laboratoire, la finition doit être équivalente à celle d'une tôle
chenal d'approche rectiligne de section uniforme.
laminée ou d'un bois raboté, poncé et peint. L'état de surface
est particulièrement important sur le seuil horizontal, mais
5.2.2.2 Une longueur droite de chenal d'approche égale à
moins important sur le profil sur une distance de 1 /2 H,,, en
cinq fois la largeur du cours d'eau à son débit maximal suffit en
amont et en aval de la crête proprement dite.
général, dans la mesure où la pénétration de l'eau dans le Che-
nal ne se fait pas à grande vitesse par un coude à angle aigu ou
5.3.3 Pour minimiser les erreurs sur la mesure du débit, les
une écluse oblique. La longueur de chenal uniforme peut néan-
tolérances suivantes sont acceptables :
moins être augmentée avec profit si cela est possible.
- sur la largeur de la crête : 0,2 % de cette largeur avec
5.2.2.3 La longueur du chenal d'approche uniforme indiquée
un maximum de 0,Ol m.
en 5.2.2.2 correspond à la distance située en amont du point de
- sur les surfaces horizontales : pentes de 0,l %
mesure de la charge. Dans un chenal naturel, cependant, il ne
(1 mm/m).
serait pas rentable de bétonner le lit et les berges sur une telle
distance et il peut être nécessaire de prévoir une contraction en
La structure doit être mesurée dès son achèvement et à inter-
plan si la largeur entre les parois verticales du chenal canalisé
valles réguliers par la suite, et si ses dimensions s'écartent de
est inférieure à la largeur du chenal naturel. La portion non
plus des tolérances admissibles des dimensions théoriques, le
canalisée du chenal en amont de la contraction doit néanmoins
débit doit être calculé de nouveau.
respecter les conditions de 5.2.2.1 et 5.2.2.2.
5.4 Conditions en aval
5.2.2.4 Les parois latérales verticales ménageant la contrac-
tion en plan doivent être disposées symétriquement par rapport
Les conditions en aval de la structure sont importantes parce
à l'axe du chenal et doivent, de préférence, être incurvées sur
qu'elles contrôlent le niveau d'eau aval. Ce niveau est l'un des
un rayon d'au moins 2 H,,, vu en plan. Le point de tangence
facteurs qui déterminent si, au niveau du déversoir, l'écoule-
doit se situer à au moins U,,, en amont de la section de
ment sera modulaire ou noyé. II est donc essentiel de calculer
mesure de la hauteur de charge. La hauteur des parois latérales
ou de noter les niveaux d'eau aval sur toute la gamme des
à contenir le débit théorique maxi-
doit être choisie de manière
débits et, en fonction de ces renseignements, de prendre une
mal.
2
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IS0 4374-1982 (FI
décision sur le type de déversoir à utiliser et sa forme géomé- d'approche. La couche limite du chenal d'approche doit être
trique.
uniforme et lisse (finition équivalant à celle du béton soigneuse-
ment fini), sur une distance égale à 10 fois le diamètre de la
tuyauterie ou la largeur de la fente à partir de l'axe du raccorde-
à la paroi
6 Entretien - Spécifications générales ment. La tuyauterie ne peut être inclinée par rapport
que si elle est munie d'un couvercle ou d'une plaque affleurant
L'entretien du dispositif de mesurage et du chenal d'approche la paroi et percée de trous, dont les bords ne doivent être ni
arrondis ni ébarbés.
est important pour assurer des mesurages précis et continus. II
est primordial que le chenal d'approche soit, dans la mesure du
possible, maintenu propre et exempt de limon et de végétation
7.2.5 Une profondeur de réserve doit être prévue dans le puits
sur une distance au moins égale à celle spécifiée en 5.2.2.2. Le
pour empêcher l'échouage des flotteurs sur le fond ou sur les
puits à flotteur et l'entrée du chenal d'approche doivent aussi
limons ou les débris accumulés. Le puits de mesurage peut
être maintenus propres et exempts de dépôts.
comporter une chambre intermédiaire de dimensions et de pro-
portions similaires placée entre lui et le chenal d'approche, pour
La structure du déversoir doit être maintenue propre et
à un endroit où il
permettre le dépôt des limons et autres débris
exempte de toute accumulation de débris et on doit prendre
est facile de les repérer et de les éliminer.
soin, au cours du nettoyage, de ne pas endommager la crête
du déversoir.
7.2.6 Le diamètre de la tuyauterie de raccordement ou la lar-
geur de la fente doivent être suffisants pour permettre au
niveau d'eau dans le puits de suivre les fluctuations en hausse
7 Mesure de la hauteur de charge
ou en baisse de la hauteur de charge sans retard appréciable,
mais aussi suffisamment petits, compte tenu des exigences
7.1 Caractéristiques géntbrales
d'entretien, pour amortir les oscillations dues aux ondes à cycle
court.
7.1.1 En cas de mesures ponctuelles, la charge en amont de la
crête du déversoir peut être mesurée à l'aide d'échelles limni-
7.2.7 II n'est pas possible de fixer des règles strictes pour la
métriques verticales ou inclinées, de pointes limnimétriques
détermination de la taille de la tuyauterie de raccordement, car
recourbées ou droites, de sondes limnimétriques visuelles ou
ce paramètre dépend des conditions particulières de I'installa-
électriques. En cas d'enregistrement en continu, il faut utiliser
tion considérée : par exemple, si l'emplacement est à découvert
des limnigraphes. L'emplacement de la section de mesure de la
et donc exposé aux vagues, si le diamètre du puits doit être suf-
8.2.
hauteur de charge est indiqué en
fisant pour loger les flotteurs des limnigraphes. II est préférable
d'avoir un raccord plutôt large que trop étroit, car il est facile
7.1.2 Plus la taille du déversoir et la hauteur de charge corres-
d'ajouter ultérieurement une restriction si l'amortissement des
pondante sont petites, plus les écarts de construction, de
ondes à cycle court ne se fait pas convenablement. II est géné-
réglage du zéro et de lecture du dispositif de mesurage de la
ralement suffisant d'avoir une tuyauterie de 100 mm de diamè-
charge, même petits, prennent d'importance relative.
tre pour les mesures de débit in situ. Un diamètre de 3 mm peut
convenir pour les mesures précises en laboratoire.
7.2 Puits de mesurage
7.3 Réglage du zéro
7.2.1 II est habituel de mesurer la hauteur de charge dans un
puits de mesurage séparé pour réduire les effets des irrégulari-
7.3.1 Pour obtenir une bonne précision globale, il est essentiel
tés de surface. Dans ce cas, il est souhaitable également de
de régler initialement le zéro du système de mesure de façon
mesurer la hauteur de charge dans le chenal d'approche à titre
précise par rapport au seuil du déversoir et de vérifier régulière-
de vérification.
ment ce réglage par la suite.
7.2.2 Le puits de mesurage doit être vertical et de hauteur
7.3.2 Un dispositif précis de vérification du zéro est néces-
et/ou de profondeur suffisantes pour couvrir toute la gamme
saire. Le zéro de l'instrument doit être réglé par référence
des niveaux d'eau, et avoir une hauteur minimale de 0,3 m
directe au seuil du déversoir, et un enregistrement doit être fait
au-dessus du niveau maximal escompté. A l'endroit recom-
des réglages effectués dans le chenal d'approche et dans le
mandé pour la mesure de la hauteur de charge, le puits doit être
puits de mesurage. Une vérification du zéro basée sur le niveau
raccordé au chenal d'approche par une tuyauterie ou une fente.
d'eau (quand l'écoulement cesse ou juste au moment où il com-
mence) est sujette à des erreurs sérieuses par suite des effets de
7.2.3 Le puits, la tuyauterie de raccordement ou la fente doi-
tension superficielle, et elle est donc à proscrire.
vent être étanches et, lorsque le puits est prévu pour loger le
flotteur d'un limnigraphe, il doit être de taille et de profondeur
suffisantes pour laisser un jeu au flotteur quel que soit le niveau
8 Déversoirs horizontaux à seuil arrondi
de l'eau. Le flotteur ne doit pas se trouver à moins de 0,075 m
de la paroi du puits.
8.1 Définition
7.2.4 La tuyauterie ou la fente doivent avoir leur radier à au
moins 0,Oô m en-dessous du niveau le plus bas à enregistrer. Ils 8.1.1 Un déversoir normalisé comporte un seuil vraiment plan
et horizontal retenu entre deux butées. L'arête amont doit être
doivent affleurer perpendiculairement à la surface du chenal
3
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IS0 4374-1982 (FI
soir horizontal à seuil arrondi épais peut se représenter à l‘aide
arrondie de manière à ne pas provoquer de décollement de
de l’équation :
l’écoulement et l’arête aval doit être
a) soit arrondie,
312
. . . (1
Q = ($)3’2C~b&H
b) soit en pente oblique,
c) soit verticale.
où
Le déversoir doit être placé perpendiculairement au sens de
Q est le débit;
l’écoulement dans le chenal d‘approche.
C, est le coefficient de débit (sans dimension);
8.1.2 Les dimensions du déversoir et de ses butées doivent
être conformes aux indications de la figure 1. Le rayon du seuil
g est l‘accélération due à la pesanteur;
amont ne doit pas être inférieur à 0,2 Hmax. La longueur de la
à
partie horizontale du seuil ne doit pas être inférieure
b est la largeur du seuil du déversoir;
1,75 H,,, et la somme de la longueur du seuil et du rayon de
l‘arête arrondie ne doit pas être inférieure à 2,25 H,,,.
H est la hauteur de charge totale.
8.2 Emplacement de la section de mesure de la
hauteur de charge 9.1.2 La hauteur de charge totale, H, ne pouvant se mesurer
directement, l’équation de débit, exprimée en fonction de la
La hauteur de charge sur le déversoir doit être mesurée en un
hauteur jaugée, h, par rapport à la hauteur du seuil, peut
point situé suffisamment loin du seuil en amont pour ne pas
s‘écrire comme suit :
être affectée par les effets d’abaissement de la surface, mais
suffisamment proche, néanmoins, pour que la perte de charge
entre la section de mesure et l’arête amont du déversoir puisse . . . (2)
être considérée comme négligeable. II est recommandé de pla-
cer la section de mesure à une distance comprise entre trois et
où C, est un autre coefficient sans dimension tenant compte de
quatre fois Hmax en amont du bloc du déversoir.
l’effet de la vitesse d’approche sur le niveau d‘eau mesuré en
amont du déversoir.
8.3 Cas d’un écoulement modulaire
Par définition
Un écoulement est dit modulaire lorsqu’il est indépendant des
variations du niveau d’eau aval. Pour aboutir à cette condition,
il faut, dans l‘hypothèse d‘un régime subcritique dans le chenal
13)
aval, que le niveau de charge totale aval ne monte pas au-delà
d’un certain pourcentage de H. Si la face aval du déversoir est
verticale, ce pourcentage dépend de H/pd : 63 % pour les fai-
bles valeurs de H/pd, montant à 75 % pour H/pd = 0,5 et à
9.1.3 La hauteur de charge totale est rapportée à la hauteur
80 % pour H/pd égal à 1,0 et plus. Si le bloc du déversoir a une
jaugéee par l’équation :
pente plus aplatie que 1 /5 à l’aval, la limite modulaire peut être
considérée partout comme supérieure de 5 % à ces valeurs.
H = h + aV2/2g . . . (4)
Dans ce qui précède, pd est la hauteur du seuil au-dessus du
niveau du lit aval.
où Vest la vitesse locale moyenne dans le chenal d‘approche au
niveau de la section transversale où se mesure la hauteur de
charge, et a est un coefficient (coefficient d’énergie cinétique
9 Équations de débit
ou coefficient de Coriolis) tenant compte du fait que la charge
cinétique dynamique excède V2/2 g si la distribution des vites-
9.1 Équation de base ses dans la section est régulière mais non uniforme.1) Pour les
besoins de la présente Norme internationale, a peut être pris
égal à 1 compte tenu des tolérances données aux chapitres sui-
9.1.1 La théorie de la profondeur critique, étayée par des don-
vants et des conditions de 5.2 et de l’annexe C.
nées expérimentales, montre que le débit au travers d‘un déver-
1) Les formules données dans la présente Norme internationale découlent d’expériences où la distribution des vitesses dans le chenal d‘approche
était relativement uniforme et où donc a avoisinait l’unité. Si une étude des vitesses au niveau de la section de jaugeage indique a > 1,25, la station
ne respecte visiblement pas les conditions de 5.2 et des améliorations doivent être apportées au chenal d‘approche. De façon très approximative :
a = î + 32 -2e3
Vmax
oùe=--
1
-
V
vmax étant la vitesse maximale observée dans la section où la hauteur de charge est mesurée.
4
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IS0 4374-1982
9.1.4 On peut déduire des équations (21, (3) et (4) que L'annexe D donne un exemple illustrant avec encore plus de
précision une méthode de calcul de C, en fonction de I'épais-
3J3(CVzf3 - 2 CD b h seur du déplacement à la couche limite.
--
-
. . . (5)
CV A
9.3 Limites d'application
où A est l'aire de la section transversale du chenal d'approche
en dessous du niveau d'eau observé à la station de jaugeage. 9.3.1 La limite pratique inférieure de h dépend de l'importance
de l'influence des propriétés du fluide et de la rugosité limite. La
C, peut donc être maintenu en fonction de CD b hlA. La limite inférieure recommandée est, selon la valeur la plus éle-
figure 2, qui donne la relation entre C, et CD b hlA, a été éta-
vée, 0,06 m ou 0,03 L.
blie pour éviter d'avoir à résoudre l'équation compliquée (5)
permettant de déterminer C,. On peut obtenir la valeur de C,
9.3.2 Les limites de Hlp dépendent des difficultés rencon-
au moyen de l'équation (6) ou (6a).
trées lorsque le nombre de Froude dans le chenal d'approche
dépasse 0,5 et lorsque, d'autre part, on ne dispose pas de suffi-
à
samment de données expérimentales confirmant la théorie
des valeurs élevées de HIP. La limite supérieure recommandée
9.2 Calcul du débit
est Hlp = 1,5.
9.2.1 II existe deux méthodes courantes de calcul du débit à
partir des valeurs de jaugeage de la hauteur de charge. La pre-
9.3.3 HIL ne doit pas dépasser 0,57. Cette limite est fixée du
mière méthode opère par approximations successives et utilise
fait de la nécessité d'assurer un écoulement parallèle au niveau
les équations de base de la ((hauteur totale)). Cette méthode
de la section critique sur le seuil.
convient admirablement au traitement des données par ordina-
teur, celui-ci facilitant efficacement les calculs répétitifs néces-
9.3.4 La hauteur de pelle, p, ne doit pas être inférieure à
saires. La seconde méthode se fonde sur les rapports établis
0,15 m. La largeur du seuil b ne doit être inférieure ni à 0,30 m,
entre la hauteur de charge mesurée et la hauteur de charge
ni à Hmax, ni à Ll5.
totale pour différentes formes de déversoirs et d'écoulement.
On détermine le coefficient de vitesse, C,, de l'équation de
9.4 Précision
débit à partir de tableaux et de graphiques.
Si l'on exerce un soin et une technicité raisonnables dans la
9.2.2 L'équation de base du débit donnée en 8.1 met en jeu la
construction et l'installation d'un déversoir horizontal à seuil
hauteur de charge totale et la hauteur de charge mesurée.
arrondi, on peut déduire l'erreur limite sur le coefficient de débit
L'équation (2) peut être utilisée pour évaluer le débit, les valeurs
(y compris C,) de l'équation :
appropriées de C, étant tirées de la figure 2.
x, = k 2 (21 - 20 CD) % . . . (7)
9.2.3 Pour l'eau à des températures ordinaires, CD est fonc-
La méthode de combinaison des erreurs limites sur les coeffi-
tion de la hauteur de charge, h, de la longueur du seuil dans le
cients et des autres sources d'erreurs limites est décrite en 10.6.
la rugosité du seuil et du rapport hlb.
sens de l'écoulement, de
II peut s'exprimer par l'équation
10 Erreurs sur la mesure de débit
(6)
10.1 Généralités
où
10.1.1 L'erreur limite sur une mesure de débit peut être esti-
L est la longueur de la portion horizontale du seuil dans le
mée par la combinaison des erreurs limites provenant de plu-
sens de l'écoulement;
sieurs sources. L'évaluation de leur part respective dans l'erreur
limite totale indiquera si le débit peut être mesuré avec une
x =- a* est un facteur tenant compte de l'influence de la précision suffisante compte tenu des objectifs fixés. Le présent
chapitre est censé donner à l'utilisateur de la présente Norme
couche limite du seuil,
internationale des indications suffisantes pour pouvoir évaluer
les erreurs limites probables des mesures du débit (voir
où 6, est l'épaisseur de la couche limite.
IS0 5168).
Dans la plupart des installations ayant un bon fini superficiel, la
valeur de 6,lL se trouve en pratique dans la gamme 0,002 à
10.1.2 Une erreur peut se définir comme la différence entre la
0,004. Si IO5 > L/k > 4 O00 (k est la valeur de rugosité) et
valeur réelle du débit et sa valeur calculée suivant l'équation
Re > 2 x IO5 (Re est le nombre de Reynolds), 6,lL peut être
correspondant au déversoir considéré, normalement conçu et
considéré comme égal à 0,003 sans erreur appréciable. L'équa-
installé conformément aux indications de la présente Norme
tion (6) devient donc :
internationale. Le terme ((erreur limite)) est utilisé pour qualifier
l'écart par rapport à la valeur vraie du débit, dans lequel la
valeur mesurée est censée se trouver dix-neuf fois sur vingt
(limites de confiance à 95 %).
5
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IS0 4374-1982 (FI
Telle est la part des erreurs limites fortuites sur une série de
10.2 Sources d‘erreur
mesures expérimentales dans l’erreur limite totale sur la
moyenne.
10.2.1 Les sources d’erreur sur la mesure de débit peuvent
être identifiées par référence à la forme générale de l’équation
du débit des déversoirs :
10.3.3 La mesure peut également être sujette à des erreurs
systématiques : la moyenne d’un très grand nombre de mesu-
res diffère donc encore de la valeur vraie de la grandeur mesu-
rée. Une erreur du réglage du zéro d‘un limnimètre sur la crête
du déversoir produit, par exemple, une différence systématique
entre la valeur moyenne vraie de la hauteur mesurée et sa valeur
où
réelle. La répétition de la mesure n’éliminant pas les erreurs
systématiques, la valeur réelle ne peut être déterminée que par
( est une constante numérique non sujette à
une mesure indépendante reconnue comme plus précise.
erreur;
10.4 Erreurs sur les valeurs des coefficients
g est l‘accélération due à la pesanteur et varie selon le lieu,
mais de façon si faible qu‘elle est négligeable pour la mesure
10.4.1 Toutes les erreurs de cette catégorie sont systémati-
de débit.
ques.
10.2.2 Les seules sources d’erreur restant à considérer sont
10.4.2 Les valeurs des coefficients de débit C, et CD mention-
donc les suivantes :
nées dans la présente Norme internationale sont fondées sur
une estimation expérimentale censée avoir été effectuée soi-
a) Le coefficient de débit CD et le coefficient de vitesse
gneusement et sur un nombre de mesures suffisant pour garan-
d’approche Cv. Les estimations numériques et erreurs limi-
tir une bonne fidélité. Lorsque les mesures sont faites toutefois
tes sur le coefficient C, CD combinés sont données en 9.4.
sur d‘autres installations similaires, il se peut qu’on observe des
écarts systématiques entre les coefficients de débit, qui peu-
b) Les dimensions de la structure, par exemple la largeur
vent être attribués aux variations de finition superficielle du dis-
du seuil, b.
positif, à son installation, aux conditions d’approche, etc.
c) La hauteur mesurée, h.
10.4.3 L’erreur limite sur les coefficients mentionnés dans les
paragraphes précédents de la présente Norme internationale
10.2.3 Les erreurs limites sur b et h doivent être évaluées par
est basée sur la considération des écarts entre les données
l’utilisateur. Leur valeur dépend de la précision des mesures sur
expérimentales sur plusieurs sources sur les valeurs moyennes
le dispositif une fois construit; en pratique, cette erreur limite
de ces coefficients. Les erreurs limites correspondent donc aux
peut s’avérer insignifiante par rapport aux autres erreurs limi-
résultats pratiques et expérimentaux connus au moment de la
tes. L‘erreur limite sur la hauteur dépend de la précision de I’ins-
publication.
trument de mesure de la hauteur, de la détermination du zéro et
de la technique utilisée. Cette erreur limite peut être faible avec
un vernier ou un instrument micrométrique déterminant le zéro
10.5 Erreurs sur les mesures
avec une fidélité comparable.
10.5.1 Ces mesures sont sujettes aux erreurs fortuites et aux
10.3 Types d‘erreurs
erreurs systématiques.
10.3.1 Les erreurs se classent en erreurs fortuites et erreurs
10.5.2 Aucune méthode de mesure ni aucun mode opératoire
systématiques, les premières affectant la reproductibilité (fidé-
n’étant spécifiés, il n’est pas possible de donner des valeurs
lité) de la mesure et les secondes sa précision vraie.
numériques des erreurs limites de ce
...
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