Hydrometry - Open channel flow measurement using thin-plate weirs

This document defines the requirements for the use of rectangular and triangular (V-notch) thin-plate
weirs for the measurement of flow of clear water in open channels under free flow conditions. It includes
the requirements for the use of full-width rectangular thin-plate weirs in submerged (drowned) flow
conditions.

Hydrométrie - Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen de déversoirs à paroi mince

Le présent document définit les exigences d'utilisation de déversoirs en mince paroi ŕ échancrures rectangulaires et triangulaires pour le mesurage du débit d'eau claire dans des canaux ŕ écoulement ŕ surface libre pleinement aéré. Il comprend les exigences d'utilisation de déversoirs en mince paroi rectangulaires sans contraction latérale en conditions d'écoulement noyé.

Hidrometrija - Meritev pretoka odprtega kanala z uporabo jezov iz tanke plošče

Ta dokument določa zahteve za uporabo jezov iz pravokotne in trikotne (V-zareza) tanke plošče
za meritev pretoka čiste vode v odprtih kanalih v pogojih prostega pretoka. Vključuje zahteve za uporabo jezov iz široke pravokotne tanke plošče v pogojih potopljenega preliva.

General Information

Status
Published
Publication Date
18-Apr-2018
Technical Committee
Current Stage
6060 - National Implementation/Publication (Adopted Project)
Start Date
16-Apr-2018
Due Date
21-Jun-2018
Completion Date
19-Apr-2018

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ISO 1438:2017 - Hydrometry -- Open channel flow measurement using thin-plate weirs
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ISO 1438:2017 - Hydrométrie -- Mesure de débit dans les canaux à écoulement à surface libre au moyen de déversoirs en mince paroi
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 1438
Third edition
2017-04
Hydrometry — Open channel flow
measurement using thin-plate weirs
Hydrométrie — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen
de déversoirs à paroi mince
Reference number
ISO 1438:2017(E)
ISO 2017
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 1438:2017(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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ii © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 1438:2017(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3  Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols and abbreviated terms ........................................................................................................................................................... 1

5 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 2

6 Installation ................................................................................................................................................................................................................. 2

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

6.2 Selection of site ....................................................................................................................................................................................... 2

6.3 Installation conditions...................................................................................................................................................................... 2

6.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 2

6.3.2 Weir ............................................................................................................................................................................................. 3

6.3.3 Approach channel ........................................................................................................................................................... 3

6.3.4 Downstream channel ................................................................................................................................................... 4

7 Measurement of head ...................................................................................................................................................................................... 4

7.1 Head-measuring devices ................................................................................................................................................................ 4

7.2 Stilling or float well ............................................................................................................................................................................. 5

7.3 Head-measurement section ......................................................................................................................................................... 5

7.3.1 Upstream head-measurement ............................................................................................................................. 5

7.3.2 Downstream head measurement ...................................................................................................................... 5

7.4 Head-gauge datum (gauge zero) ............................................................................................................................................. 5

8 Maintenance .............................................................................................................................................................................................................. 6

9  Rectangular thin-plate weir ...................................................................................................................................................................... 6

9.1 Types................................................................................................................................................................................................................ 6

9.2 Specifications for the standard weir .................................................................................................................................... 8

9.3 Specifications for installation ..................................................................................................................................................... 8

9.4 Determination of gauge zero ...................................................................................................................................................... 8

9.5 Discharge formulae — General .............................................................................................................................................. 11

9.6 Formulae for the basic weir form (all values of b/B) .......................................................................................... 11

9.6.1 Kindsvater-Carter formula ................................................................................................................................... 11

9.6.2 Evaluation of C , k and k ....................................................................................................................................

d b h 11

9.6.3 Formulae for C .............................................................................................................................................................

d 13

9.6.4 Practical limitations on h/p, h, b and p ..................................................................................................... 14

9.7 Formulae for full-width weirs (b/B = 1,0) ....................................................................................................................14

9.7.1 Modular flow discharge formula .....................................................................................................................14

9.7.2 Non-modular flow discharge formula ........................................................................................................15

10  Triangular-notch thin-plate weir .....................................................................................................................................................16

10.1 Specifications for the standard weir .................................................................................................................................16

10.2 Specifications for the installation ........................................................................................................................................19

10.3 Specifications for head measurement ..............................................................................................................................19

10.3.1 General...................................................................................................................................................................................19

10.3.2 Determination of notch angle ............................................................................................................................19

10.3.3 Determination of gauge zero ..............................................................................................................................19

10.4 Discharge formulae — General ..............................................................................................................................................20

10.5 Formula for all notch angles between π/9 and 5 π/9 radians (20° and 100°) .............................20

10.5.1 Kindsvater-Shen formula .......................................................................................................................................20

10.5.2 Evaluation of C and k ............................................................................................................................................

d h 20

10.5.3 Practical limitations on α, h/p, p/B, h and p ......................................................................................... 22

10.6 Formula for specific notch angles (fully-contracted weir) .............................................................................22

10.7 Accuracy of discharge coefficients — Triangular-notch weirs ...................................................................23

© ISO 2017 – All rights reserved iii
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ISO 1438:2017(E)

11  Uncertainties of flow measurement ..............................................................................................................................................23

11.1 General ........................................................................................................................................................................................................23

11.2 Combining measurement uncertainties .........................................................................................................................24

11.3 Uncertainty of discharge coefficient, u (C ), for thin-plate weirs ............................................................25

11.4 Uncertainty budget...........................................................................................................................................................................26

12 Example .......................................................................................................................................................................................................................26

12.1 General ........................................................................................................................................................................................................26

12.2 Characteristics — Gauging structure ................................................................................................................................26

12.3 Characteristics — Gauged head instrumentation ..................................................................................................27

12.4 Discharge coefficient .......................................................................................................................................................................27

12.5 Discharge estimate ...........................................................................................................................................................................27

12.6 Uncertainty statement ...................................................................................................................................................................27

Annex A (informative) Flow measurement with small weir tanks .....................................................................................30

Annex B (normative) Guide to the design and installation of a flow straightener ............................................32

Annex C (informative) Introduction to measurement uncertainty....................................................................................34

Annex D (informative) Sample measurement performance for use in

hydrometric worked examples ...........................................................................................................................................................42

Annex E (informative) Specimen tables .........................................................................................................................................................45

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................60

iv © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 1438:2017(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. Each 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, governmental 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.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 2,

Flow measurement structures.

This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 1438:2008), which has been technically

revised. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 1438:2008/Cor 1:2008.

The major changes from ISO 1438:2008 are as follows:

a) the modular flow discharge formula for weirs with weir plate height of 1 m ≤ p ≤ 2,5 m has been

supplemented in 9.7.1;

b) the C formula for rectangular weir with b/B = 1,0, Formula (5), has been corrected to the same

formula as the full-width weir, Formula (15);
c) subclause numbers of 9.6 have been re-numbered.
© ISO 2017 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 1438:2017(E)
Hydrometry — Open channel flow measurement using
thin-plate weirs
1 Scope

This document defines the requirements for the use of rectangular and triangular (V-notch) thin-plate

weirs for the measurement of flow of clear water in open channels under free flow conditions. It includes

the requirements for the use of full-width rectangular thin-plate weirs in submerged (drowned) flow

conditions.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
3  Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 772 apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
4 Symbols and abbreviated terms
Symbol Unit Description
A m Area of approach channel
B m Width of approach channel
b m Measured width of the notch
b m Width of notch at maximum head (V-notch)
max
C Discharge coefficient (gauged head)
C Coefficient of discharge
f Drowned flow reduction factor
C Coefficient of velocity
e m Random uncertainty in the width measurement
g m/s Acceleration due to gravity
H m Total head above crest level

h m Upstream gauged head above crest level (upstream head is inferred if no subscript is used)

J Numerical constant
l m Distance of the head measurement section upstream of the weir
n Number of measurements in a set
p m Height of the crest relative to the floor
Q m /s Volumetric rate of flow
© ISO 2017 – All rights reserved 1
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ISO 1438:2017(E)
Symbol Unit Description
S Submergence ratio, h /h
2 1
S Modular limit
m/s Mean velocity
U % Expanded percentage uncertainty
u*(b) % Percentage uncertainty in b
u*(C) % Percentage uncertainty in C
u*(E) % Percentage uncertainty in datum measurement
u*(h ) % Percentage uncertainty in h
1 1
u*(Q) % Percentage uncertainty in Q
α ° Notch angle
Subscripts
1 upstream
2 downstream
e effective
r rectangular
t triangular
5 Principle

The discharge over thin-plate weirs is a function of the upstream head on the weir (for free-flow),

upstream and downstream head (for drowned flow), the size and shape of the discharge area, and an

experimentally determined coefficient which takes into account the head, the geometrical properties of

the weir and approach channel, and the dynamic properties of the water.
6 Installation
6.1 General

General requirements of weir installations are described in the following clauses. Special requirements

of different types of weirs are described in clauses which deal with specific weirs (see Clause 9 and

Clause 10).
6.2 Selection of site

The type of weir to be used for discharge measurement is determined in part by the nature of the

proposed measuring site. Under some conditions of design and use, weirs shall be located in rectangular

flumes or in weir boxes which simulate flow conditions in rectangular flumes. Under other conditions,

weirs may be located in natural channels, as well as flumes or weir boxes, with no significant difference

in measurement accuracy. Specific site-related requirements of the installation are described in 6.3.

6.3 Installation conditions
6.3.1 General

Weir discharge is critically influenced by the physical characteristics of the weir and the weir

channel. Thin-plate weirs are especially dependent on installation features which control the velocity

2 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 1438:2017(E)

distribution in the approach channel and on the construction and maintenance of the weir crest in

meticulous conformance with standard specifications.
6.3.2 Weir

Thin-plate weirs shall be vertical and perpendicular to the walls of the channel. The intersection of the

weir plate with the walls and floor of the channel shall be watertight and firm, while the weir shall be

capable of withstanding the maximum flow without distortion or damage.

Stated practical limits associated with different discharge formulae such as minimum width, minimum

weir height, minimum head, and maximum values of h/p and b/B (where h is the measured head, p is the

height of crest relative to floor, b is the measured width of the notch and B is the width of the approach

channel), are factors which influence both the selection of weir type and the installation.

6.3.3 Approach channel

For the purposes of this document, the approach channel is the portion of the weir channel which

extends upstream from the weir a distance not less than five times the width of the nappe at maximum

head. If the weir is located in a weir tank, ideally, the length of the tank should equal up to 10 times the

width of the nappe at maximum head. Information on the use of small weir tanks is given in Annex A.

The flow in the approach channel shall be uniform and steady, with the velocity distribution

approximating that in a channel of sufficient length to develop satisfactory flow in smooth, straight

channels. Figure 1 shows measured velocity distributions perpendicular to the direction of flow in

rectangular channels, upstream from the influence of a weir. Baffles and flow straighteners can be used

to simulate satisfactory velocity distribution, but their location with respect to the weir shall be not

less than the minimum length prescribed for the approach channel.

The influence of approach-channel velocity distribution on weir flow increases as h/p and b/B increase

in magnitude. If a weir installation unavoidably results in a velocity distribution that is appreciably non-

uniform, the possibility of error in calculated discharge should be checked by means of an alternative

discharge-measuring method for a representative range of discharges.

If the approach conditions are judged to be unsatisfactory, then flow straighteners shall be introduced

in accordance with Annex B.

If the maximum head to be measured is restricted to (2/3)p for all types of weirs, flow straighteners

can be used to reduce the effective length of the approach channel to B + 3h for triangular and

max
rectangular weirs and to B + 5h for full-width weirs.
max

NOTE This restriction on the maximum head to be measured is necessary due to distortion of the velocity

near the water surface in the approach channel that results from flow coming through the openings in the baffle

of the flow straightener.
© ISO 2017 – All rights reserved 3
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ISO 1438:2017(E)

NOTE The contours refer to values of local flow velocity relative to the mean cross-sectional velocity.

Figure 1 — Examples of normal velocity distribution in rectangular channels
6.3.4  Downstream channel

For most applications, the level of the water in the downstream channel shall be a sufficient vertical

distance below the crest to ensure free, fully ventilated discharges. Free (non-submerged) discharge

occurs when the discharge is independent of the downstream water level. Fully ventilated discharge

is ensured when the air pressure on the lower surface of the nappe is fully ventilated. Drowned

flow operation is permitted for full-width weirs under certain conditions (see 9.7.2). Under these

circumstances, downstream water levels may rise above crest level.
7 Measurement of head
7.1 Head-measuring devices

In order to obtain the discharge measurement accuracies specified for the standard weirs, the head

on the weir shall be measured with a laboratory-grade hook gauge, point gauge, manometer, or other

gauge of equivalent accuracy. For a continuous record of head variants, precise float gauges and servo-

operated point gauges can be used. Staff and tape gauges can be used when less accurate measurements

are acceptable.
Additional specifications for head-measuring devices are given in ISO 4373.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 1438:2017(E)
7.2  Stilling or float well

For the exceptional case where surface velocities and disturbances in the approach channel are

negligible, the headwater level can be measured directly (for example, by means of a point gauge

mounted over the water surface). Generally, however, to avoid water-level variations caused by waves,

turbulence or vibration, the headwater level should be measured in a separate stilling well.

Separate stilling wells are connected to the approach channel by means of a suitable conduit, equipped

if necessary with a throttle valve to damp oscillations. At the channel end of the conduit, the connection

is made to floor or wall piezometers or a static tube at the head-measurement section.

Additional specifications for stilling wells are given in ISO 18365.
7.3 Head-measurement section
7.3.1 Upstream head-measurement

The head-measurement section shall be located a sufficient distance upstream from the weir to avoid

the region of surface drawdown caused by the formation of the nappe. On the other hand, it shall be

sufficiently close to the weir that the energy loss between the head-measurement section and the weir

is negligible. For the weirs included in this document, the location of the head-measurement section

will be satisfactory if it is at a distance equal to two to four times the maximum head (2h to 4h )

max max
upstream from the weir.

If high velocities occur in the approach channel or if water-surface disturbances or irregularities occur

at the head-measurement section because of high values of h/p or b/B, it may be necessary to install

several pressure intakes to ensure that the head measured in the gauge well is representative of the

average head across the measurement section.

In the case of a full-width thin-plate weir, the effect of frictional effects upon the upstream channel

requires an adjustment to the standard coefficient of discharge. The correction is in terms of both l/h

and h/p and given in Table 1.
Table 1 — Factors to be applied to the standard discharge coefficient values
h/p l/h
2 4 6 8
3,5 to 4,0 1,00 1,00 0,96 0,92
3,0 to 3,5 1,00 1,00 0,97 0,94
2,5 to 3,0 1,00 1,00 0,98 0,96
2,0 to 2,5 1,00 1,00 0,99 0,98
Less than 2,0 1,00 1,00 1,00 1,00
7.3.2  Downstream head measurement

If the weir is to be operated in the submerged (drowned) flow range, a measurement of downstream

head is required in addition to the upstream. The downstream head measurement position shall be

10 h downstream from the upstream face of the weir. If a stilling well is included in the design, it is

max

recommended that the downstream head measurement be located no closer to the weir than 4 h .

max
7.4 Head-gauge datum (gauge zero)

Accuracy of head measurements is critically dependent upon the determination of the head-gauge

datum or gauge zero, which is defined as the gauge reading corresponding to the level of the weir crest

(rectangular weirs) or the level of the vertex of the notch (triangular-notch weirs). When necessary,

the gauge zero shall be checked. Numerous acceptable methods of determining the gauge zero are in

© ISO 2017 – All rights reserved 5
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ISO 1438:2017(E)

use. Typical methods are described in subsequent clauses dealing specifically with rectangular and

triangular weirs. See Clause 9 and Clause 10.

Because of surface tension, the gauge zero cannot be determined with sufficient accuracy by reading the

head gauge with the water in the approach channel drawn down to the apparent crest (or notch) level.

8 Maintenance

Maintenance of the weir and the weir channel is necessary to ensure accurate measurements.

The approach channel shall be kept free of silt, vegetation and obstructions which might have deleterious

effects on the flow conditions specified for the standard installation. The downstream channel shall be

kept free of obstructions which might cause submergence or inhibit full ventilation of the nappe under

all conditions of flow.

The weir plate shall be kept clean and firmly secured. In the process of cleaning, care shall be taken

to avoid damage to the crest or notch, particularly the upstream edges and surfaces. Construction

specifications for these most sensitive features should be reviewed before maintenance is undertaken.

Head-measurement piezometers, connecting conduits and the stilling well shall be cleaned and checked

for leakage. The hook or point gauge, manometer, float or other instrument used to measure the head

shall be checked periodically to ensure accuracy.

If a flow straightener is used in the approach channel, perforated plates shall be kept clean so that the

percentage open area remains greater than 40 %.
9  Rectangular thin-plate weir
9.1 Types

The rectangular thin-plate weir is a general classification in which the rectangular-notch weir is the

basic form and the full-width weir is a limiting case. A diagrammatic illustration of the basic weir form

is shown in Figure 2 with intermediate values of b/B and h/p. When b/B = 1,0, that is, whe

...

SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 1438:2018
01-junij-2018
1DGRPHãþD
SIST ISO 1438:2015
SIST ISO 1438:2015/Cor 1:2015
+LGURPHWULMD0HULWHYSUHWRNDRGSUWHJDNDQDOD]XSRUDERMH]RYL]WDQNHSORãþH
Hydrometry - Open channel flow measurement using thin-plate weirs

Hydrométrie - Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen de déversoirs à

paroi mince
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 1438:2017
ICS:
17.120.20 Pretok v odprtih kanalih Flow in open channels
SIST ISO 1438:2018 en,fr

2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 1438:2018
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SIST ISO 1438:2018
INTERNATIONAL ISO
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Third edition
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Hydrometry — Open channel flow
measurement using thin-plate weirs
Hydrométrie — Mesure de débit dans les canaux découverts au moyen
de déversoirs à paroi mince
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Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3  Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols and abbreviated terms ........................................................................................................................................................... 1

5 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 2

6 Installation ................................................................................................................................................................................................................. 2

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

6.2 Selection of site ....................................................................................................................................................................................... 2

6.3 Installation conditions...................................................................................................................................................................... 2

6.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 2

6.3.2 Weir ............................................................................................................................................................................................. 3

6.3.3 Approach channel ........................................................................................................................................................... 3

6.3.4 Downstream channel ................................................................................................................................................... 4

7 Measurement of head ...................................................................................................................................................................................... 4

7.1 Head-measuring devices ................................................................................................................................................................ 4

7.2 Stilling or float well ............................................................................................................................................................................. 5

7.3 Head-measurement section ......................................................................................................................................................... 5

7.3.1 Upstream head-measurement ............................................................................................................................. 5

7.3.2 Downstream head measurement ...................................................................................................................... 5

7.4 Head-gauge datum (gauge zero) ............................................................................................................................................. 5

8 Maintenance .............................................................................................................................................................................................................. 6

9  Rectangular thin-plate weir ...................................................................................................................................................................... 6

9.1 Types................................................................................................................................................................................................................ 6

9.2 Specifications for the standard weir .................................................................................................................................... 8

9.3 Specifications for installation ..................................................................................................................................................... 8

9.4 Determination of gauge zero ...................................................................................................................................................... 8

9.5 Discharge formulae — General .............................................................................................................................................. 11

9.6 Formulae for the basic weir form (all values of b/B) .......................................................................................... 11

9.6.1 Kindsvater-Carter formula ................................................................................................................................... 11

9.6.2 Evaluation of C , k and k ....................................................................................................................................

d b h 11

9.6.3 Formulae for C .............................................................................................................................................................

d 13

9.6.4 Practical limitations on h/p, h, b and p ..................................................................................................... 14

9.7 Formulae for full-width weirs (b/B = 1,0) ....................................................................................................................14

9.7.1 Modular flow discharge formula .....................................................................................................................14

9.7.2 Non-modular flow discharge formula ........................................................................................................15

10  Triangular-notch thin-plate weir .....................................................................................................................................................16

10.1 Specifications for the standard weir .................................................................................................................................16

10.2 Specifications for the installation ........................................................................................................................................19

10.3 Specifications for head measurement ..............................................................................................................................19

10.3.1 General...................................................................................................................................................................................19

10.3.2 Determination of notch angle ............................................................................................................................19

10.3.3 Determination of gauge zero ..............................................................................................................................19

10.4 Discharge formulae — General ..............................................................................................................................................20

10.5 Formula for all notch angles between π/9 and 5 π/9 radians (20° and 100°) .............................20

10.5.1 Kindsvater-Shen formula .......................................................................................................................................20

10.5.2 Evaluation of C and k ............................................................................................................................................

d h 20

10.5.3 Practical limitations on α, h/p, p/B, h and p ......................................................................................... 22

10.6 Formula for specific notch angles (fully-contracted weir) .............................................................................22

10.7 Accuracy of discharge coefficients — Triangular-notch weirs ...................................................................23

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SIST ISO 1438:2018
ISO 1438:2017(E)

11  Uncertainties of flow measurement ..............................................................................................................................................23

11.1 General ........................................................................................................................................................................................................23

11.2 Combining measurement uncertainties .........................................................................................................................24

11.3 Uncertainty of discharge coefficient, u (C ), for thin-plate weirs ............................................................25

11.4 Uncertainty budget...........................................................................................................................................................................26

12 Example .......................................................................................................................................................................................................................26

12.1 General ........................................................................................................................................................................................................26

12.2 Characteristics — Gauging structure ................................................................................................................................26

12.3 Characteristics — Gauged head instrumentation ..................................................................................................27

12.4 Discharge coefficient .......................................................................................................................................................................27

12.5 Discharge estimate ...........................................................................................................................................................................27

12.6 Uncertainty statement ...................................................................................................................................................................27

Annex A (informative) Flow measurement with small weir tanks .....................................................................................30

Annex B (normative) Guide to the design and installation of a flow straightener ............................................32

Annex C (informative) Introduction to measurement uncertainty....................................................................................34

Annex D (informative) Sample measurement performance for use in

hydrometric worked examples ...........................................................................................................................................................42

Annex E (informative) Specimen tables .........................................................................................................................................................45

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................60

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SIST ISO 1438:2018
ISO 1438:2017(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. Each 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, governmental 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.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 113, Hydrometry, Subcommittee SC 2,

Flow measurement structures.

This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 1438:2008), which has been technically

revised. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 1438:2008/Cor 1:2008.

The major changes from ISO 1438:2008 are as follows:

a) the modular flow discharge formula for weirs with weir plate height of 1 m ≤ p ≤ 2,5 m has been

supplemented in 9.7.1;

b) the C formula for rectangular weir with b/B = 1,0, Formula (5), has been corrected to the same

formula as the full-width weir, Formula (15);
c) subclause numbers of 9.6 have been re-numbered.
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SIST ISO 1438:2018
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 1438:2017(E)
Hydrometry — Open channel flow measurement using
thin-plate weirs
1 Scope

This document defines the requirements for the use of rectangular and triangular (V-notch) thin-plate

weirs for the measurement of flow of clear water in open channels under free flow conditions. It includes

the requirements for the use of full-width rectangular thin-plate weirs in submerged (drowned) flow

conditions.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 772, Hydrometry — Vocabulary and symbols
3  Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 772 apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
4 Symbols and abbreviated terms
Symbol Unit Description
A m Area of approach channel
B m Width of approach channel
b m Measured width of the notch
b m Width of notch at maximum head (V-notch)
max
C Discharge coefficient (gauged head)
C Coefficient of discharge
f Drowned flow reduction factor
C Coefficient of velocity
e m Random uncertainty in the width measurement
g m/s Acceleration due to gravity
H m Total head above crest level

h m Upstream gauged head above crest level (upstream head is inferred if no subscript is used)

J Numerical constant
l m Distance of the head measurement section upstream of the weir
n Number of measurements in a set
p m Height of the crest relative to the floor
Q m /s Volumetric rate of flow
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SIST ISO 1438:2018
ISO 1438:2017(E)
Symbol Unit Description
S Submergence ratio, h /h
2 1
S Modular limit
m/s Mean velocity
U % Expanded percentage uncertainty
u*(b) % Percentage uncertainty in b
u*(C) % Percentage uncertainty in C
u*(E) % Percentage uncertainty in datum measurement
u*(h ) % Percentage uncertainty in h
1 1
u*(Q) % Percentage uncertainty in Q
α ° Notch angle
Subscripts
1 upstream
2 downstream
e effective
r rectangular
t triangular
5 Principle

The discharge over thin-plate weirs is a function of the upstream head on the weir (for free-flow),

upstream and downstream head (for drowned flow), the size and shape of the discharge area, and an

experimentally determined coefficient which takes into account the head, the geometrical properties of

the weir and approach channel, and the dynamic properties of the water.
6 Installation
6.1 General

General requirements of weir installations are described in the following clauses. Special requirements

of different types of weirs are described in clauses which deal with specific weirs (see Clause 9 and

Clause 10).
6.2 Selection of site

The type of weir to be used for discharge measurement is determined in part by the nature of the

proposed measuring site. Under some conditions of design and use, weirs shall be located in rectangular

flumes or in weir boxes which simulate flow conditions in rectangular flumes. Under other conditions,

weirs may be located in natural channels, as well as flumes or weir boxes, with no significant difference

in measurement accuracy. Specific site-related requirements of the installation are described in 6.3.

6.3 Installation conditions
6.3.1 General

Weir discharge is critically influenced by the physical characteristics of the weir and the weir

channel. Thin-plate weirs are especially dependent on installation features which control the velocity

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SIST ISO 1438:2018
ISO 1438:2017(E)

distribution in the approach channel and on the construction and maintenance of the weir crest in

meticulous conformance with standard specifications.
6.3.2 Weir

Thin-plate weirs shall be vertical and perpendicular to the walls of the channel. The intersection of the

weir plate with the walls and floor of the channel shall be watertight and firm, while the weir shall be

capable of withstanding the maximum flow without distortion or damage.

Stated practical limits associated with different discharge formulae such as minimum width, minimum

weir height, minimum head, and maximum values of h/p and b/B (where h is the measured head, p is the

height of crest relative to floor, b is the measured width of the notch and B is the width of the approach

channel), are factors which influence both the selection of weir type and the installation.

6.3.3 Approach channel

For the purposes of this document, the approach channel is the portion of the weir channel which

extends upstream from the weir a distance not less than five times the width of the nappe at maximum

head. If the weir is located in a weir tank, ideally, the length of the tank should equal up to 10 times the

width of the nappe at maximum head. Information on the use of small weir tanks is given in Annex A.

The flow in the approach channel shall be uniform and steady, with the velocity distribution

approximating that in a channel of sufficient length to develop satisfactory flow in smooth, straight

channels. Figure 1 shows measured velocity distributions perpendicular to the direction of flow in

rectangular channels, upstream from the influence of a weir. Baffles and flow straighteners can be used

to simulate satisfactory velocity distribution, but their location with respect to the weir shall be not

less than the minimum length prescribed for the approach channel.

The influence of approach-channel velocity distribution on weir flow increases as h/p and b/B increase

in magnitude. If a weir installation unavoidably results in a velocity distribution that is appreciably non-

uniform, the possibility of error in calculated discharge should be checked by means of an alternative

discharge-measuring method for a representative range of discharges.

If the approach conditions are judged to be unsatisfactory, then flow straighteners shall be introduced

in accordance with Annex B.

If the maximum head to be measured is restricted to (2/3)p for all types of weirs, flow straighteners

can be used to reduce the effective length of the approach channel to B + 3h for triangular and

max
rectangular weirs and to B + 5h for full-width weirs.
max

NOTE This restriction on the maximum head to be measured is necessary due to distortion of the velocity

near the water surface in the approach channel that results from flow coming through the openings in the baffle

of the flow straightener.
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ISO 1438:2017(E)

NOTE The contours refer to values of local flow velocity relative to the mean cross-sectional velocity.

Figure 1 — Examples of normal velocity distribution in rectangular channels
6.3.4  Downstream channel

For most applications, the level of the water in the downstream channel shall be a sufficient vertical

distance below the crest to ensure free, fully ventilated discharges. Free (non-submerged) discharge

occurs when the discharge is independent of the downstream water level. Fully ventilated discharge

is ensured when the air pressure on the lower surface of the nappe is fully ventilated. Drowned

flow operation is permitted for full-width weirs under certain conditions (see 9.7.2). Under these

circumstances, downstream water levels may rise above crest level.
7 Measurement of head
7.1 Head-measuring devices

In order to obtain the discharge measurement accuracies specified for the standard weirs, the head

on the weir shall be measured with a laboratory-grade hook gauge, point gauge, manometer, or other

gauge of equivalent accuracy. For a continuous record of head variants, precise float gauges and servo-

operated point gauges can be used. Staff and tape gauges can be used when less accurate measurements

are acceptable.
Additional specifications for head-measuring devices are given in ISO 4373.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
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SIST ISO 1438:2018
ISO 1438:2017(E)
7.2  Stilling or float well

For the exceptional case where surface velocities and disturbances in the approach channel are

negligible, the headwater level can be measured directly (for example, by means of a point gauge

mounted over the water surface). Generally, however, to avoid water-level variations caused by waves,

turbulence or vibration, the headwater level should be measured in a separate stilling well.

Separate stilling wells are connected to the approach channel by means of a suitable conduit, equipped

if necessary with a throttle valve to damp oscillations. At the channel end of the conduit, the connection

is made to floor or wall piezometers or a static tube at the head-measurement section.

Additional specifications for stilling wells are given in ISO 18365.
7.3 Head-measurement section
7.3.1 Upstream head-measurement

The head-measurement section shall be located a sufficient distance upstream from the weir to avoid

the region of surface drawdown caused by the formation of the nappe. On the other hand, it shall be

sufficiently close to the weir that the energy loss between the head-measurement section and the weir

is negligible. For the weirs included in this document, the location of the head-measurement section

will be satisfactory if it is at a distance equal to two to four times the maximum head (2h to 4h )

max max
upstream from the weir.

If high velocities occur in the approach channel or if water-surface disturbances or irregularities occur

at the head-measurement section because of high values of h/p or b/B, it may be necessary to install

several pressure intakes to ensure that the head measured in the gauge well is representative of the

average head across the measurement section.

In the case of a full-width thin-plate weir, the effect of frictional effects upon the upstream channel

requires an adjustment to the standard coefficient of discharge. The correction is in terms of both l/h

and h/p and given in Table 1.
Table 1 — Factors to be applied to the standard discharge coefficient values
h/p l/h
2 4 6 8
3,5 to 4,0 1,00 1,00 0,96 0,92
3,0 to 3,5 1,00 1,00 0,97 0,94
2,5 to 3,0 1,00 1,00 0,98 0,96
2,0 to 2,5 1,00 1,00 0,99 0,98
Less than 2,0 1,00 1,00 1,00 1,00
7.3.2  Downstream head measurement

If the weir is to be operated in the submerged (drowned) flow range, a measurement of downstream

head is required in addition to the upstream. The downstream head measurement position shall be

10 h downstream from the upstream face of the weir. If a stilling well is included in the design, it is

max

recommended that the downstream head measurement be located no closer to the weir than 4 h .

max
7.4 Head-gauge datum (gauge zero)

Accuracy of head measurements is critically dependent upon the determination of the head-gauge

datum or gauge zero, which is defined as the gauge reading corresponding to the level of the weir crest

(rectangular weirs) or the level of the vertex of the notch (triangular-notch weirs). When necessary,

the gauge zero shall be checked. Numerous acceptable methods of determining the gauge zero are in

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ISO 1438:2017(E)

use. Typical methods are described in subsequent clauses dealing specifically with rectangular and

triangular weirs. See Clause 9 and Clause 10.

Because of surface tension, the gauge zero cannot be determined with sufficient accuracy by reading the

head gauge with the water in the approach channel drawn down to the apparent crest (or notch) level.

8 Maintenance

Maintenance of the weir and the weir channel is necessary to ensure accurate measurements.

The approach channel shall be kept free of silt, vegetation and obstructions which might have deleterious

effects on the flow conditions specified for the standard installation. The downstream channel shall be

kept free of obstructions which might cause submergence or inhibit full ventilation of the nappe under

all conditions of flow.
The we
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 1438
Troisième édition
2017-04
Hydrométrie — Mesure de débit dans
les canaux à écoulement à surface libre
au moyen de déversoirs en mince paroi
Hydrometry — Open channel flow measurement using thin-plate weirs
Numéro de référence
ISO 1438:2017(F)
ISO 2017
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ISO 1438:2017(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2017

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 1438:2017(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Symboles et abréviations ............................................................................................................................................................................. 1

5 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 2

6 Installation ................................................................................................................................................................................................................. 2

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 2

6.2 Choix du site .............................................................................................................................................................................................. 2

6.3 Conditions d'installation ................................................................................................................................................................ 3

6.3.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 3

6.3.2 Déversoir ................................................................................................................................................................................ 3

6.3.3 Chenal d'approche .......................................................................................................................................................... 3

6.3.4 Chenal à l’aval du déversoir .................................................................................................................................... 4

7 Mesurage de la charge .................................................................................................................................................................................... 4

7.1 Appareils de mesurage de la charge ..................................................................................................................................... 4

7.2 Puits de tranquillisation ou puits à flotteur ................................................................................................................... 5

7.3 Section de mesurage de la charge ........................................................................................................................................... 5

7.3.1 Mesurage de la charge à l'amont ........................................................................................................................ 5

7.3.2 Mesurage de la charge à l'aval .............................................................................................................................. 6

7.4 Zéro de l’échelle ..................................................................................................................................................................................... 6

8 Entretien ....................................................................................................................................................................................................................... 6

9 Déversoir en mince paroi rectangulaire ...................................................................................................................................... 6

9.1 Types................................................................................................................................................................................................................ 6

9.2 Spécifications relatives au déversoir normalisé......................................................................................................... 8

9.3 Spécifications d'installation ......................................................................................................................................................... 8

9.4 Détermination du zéro de l'échelle ....................................................................................................................................... 8

9.5 Formules de débit — Généralités ........................................................................................................................................11

9.6 Formules pour la forme de déversoir de base (toutes valeurs de b/B) ..............................................11

9.6.1 Formule de Kindsvater-Carter ..........................................................................................................................11

9.6.2 Évaluation de C , k et k ......................................................................................................................................11

d b h

9.6.3 Formule pour C ...........................................................................................................................................................13

9.6.4 Limites pratiques de h/p, h, b et p ................................................................................................................14

9.7 Formules pour déversoirs sans contraction latérale (b/B = 1,0) .............................................................14

9.7.1 Formule de débit en écoulement dénoyé.................................................................................................14

9.7.2 Formule de débit en écoulement noyé .......................................................................................................15

10 Déversoir triangulaire en mince paroi .......................................................................................................................................16

10.1 Spécifications relatives au déversoir normalisé......................................................................................................16

10.2 Spécifications relatives à l'installation ............................................................................................................................19

10.3 Spécifications relatives au mesurage de la hauteur de charge ...................................................................19

10.3.1 Généralités .........................................................................................................................................................................19

10.3.2 Détermination de l'angle de l'échancrure ...............................................................................................19

10.3.3 Détermination du zéro de l'échelle ...............................................................................................................19

10.4 Formules de débit — Généralités ........................................................................................................................................20

10.5 Formule pour tous les angles d'échancrure entre π/9 et 5π/9 radians (20° et 100°) ..........20

10.5.1 Formule de Kindsvater-Shen ..............................................................................................................................20

10.5.2 Évaluation de C et de k .......................................................................................................................................21

d h

10.5.3 Limites pratiques pour α, h/p, p/B, h et p ..............................................................................................22

10.6 Formule pour les angles d'échancrure spécifiques (déversoir totalement contracté) ..........22

10.7 Précision des coefficients de débit — Déversoirs triangulaires ................................................................23

© ISO 2017 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 1438:2017(F)

11 Incertitudes relatives à la mesure de débit ...........................................................................................................................23

11.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................23

11.2 Combinaison d'incertitudes de mesure ..........................................................................................................................24

11.3 Incertitude du coefficient de débit, u*(C ), pour les déversoirs en mince paroi .........................26

11.4 Bilan d'incertitude ............................................................................................................................................................................26

12 Exemple .......................................................................................................................................................................................................................26

12.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................26

12.2 Caractéristiques — Structure de jaugeage...................................................................................................................27

12.3 Caractéristiques — Instrumentation de charge mesurée ...............................................................................27

12.4 Coefficient de débit ..........................................................................................................................................................................27

12.5 Estimation de débit ..........................................................................................................................................................................27

12.6 Calcul de l’incertitude ....................................................................................................................................................................28

Annexe A (informative) Mesure de débit avec petits bassins de déversoir ...............................................................30

Annexe B (normative) Guide de conception et d'installation d'un stabilisateur d'écoulement ..........32

Annexe C (informative) Introduction à l'incertitude de mesure ..........................................................................................34

Annexe D (informative) Performance des essais de mesure à utiliser à titre d’exemple

en hydrométrie ....................................................................................................................................................................................................42

Annexe E (informative) Tableaux de la relation hauteur/débit ............................................................................................45

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................60

iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 1438:2017(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 113, Hydrométrie, sous-comité SC 2,

Structures mesurant le débit.

Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 1438:2008), qui a fait l'objet d'une

révision technique. Elle contient également le rectificatif technique ISO 1438:2008/Cor 1:2008.

Les principaux changements par rapport à l'ISO 1438:2008 sont les suivants:

a) la formule de débit en écoulement dénoyé pour les déversoirs dont la hauteur de paroi est de

1 m ≤ p ≤ 2,5 m a été complétée en 9.7.1;

b) la formule C pour un déversoir rectangulaire avec b/B = 1,0, Formule (5), a été corrigée d'après la

même formule que pour le déversoir sans contraction latérale, Formule (15);
c) les paragraphes du 9.6 ont été re-numérotés.
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NORME INTERNATIONALE ISO 1438:2017(F)
Hydrométrie — Mesure de débit dans les canaux à
écoulement à surface libre au moyen de déversoirs en
mince paroi
1 Domaine d'application

Le présent document définit les exigences d'utilisation de déversoirs en mince paroi à échancrures

rectangulaires et triangulaires pour le mesurage du débit d'eau claire dans des canaux à écoulement

à surface libre pleinement aéré. Il comprend les exigences d'utilisation de déversoirs en mince paroi

rectangulaires sans contraction latérale en conditions d'écoulement noyé.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).
ISO 772, Hydrométrie — Vocabulaire et symboles
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 772 s'appliquent.

L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/

— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http:// www .iso .org/ obp

4 Symboles et abréviations
Symbole Unité Description
A m Surface du chenal d'approche
B m Largeur du chenal d'approche
b m Largeur mesurée de l'échancrure
b m Largeur de l'échancrure à la hauteur maximale de charge (échancrure en V)
max
C Coefficient de débit (charge mesurée)
C Coefficient de débit
f Facteur de réduction
C Coefficient de vitesse
e m Incertitude aléatoire de la mesure de la largeur
g m/s Accélération due à la pesanteur
H m Hauteur de charge totale au-dessus du niveau de crête

h m Hauteur de charge mesurée en amont au-dessus du niveau de crête (en l'absence

d'indice, la charge à l'amont est déduite)
J Constante numérique
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Symbole Unité Description
l m Distance de la section de mesurage de la charge à l'amont du déversoir
n Nombre de mesures dans un ensemble
p m Hauteur de pelle
Q m /s Débit
S Rapport de submersion, h /h
2 1
S Limite modulaire
m/s Vitesse moyenne
U % Incertitude de pourcentage élargie
u*(b) % Incertitude de pourcentage en b
u*(C) % Incertitude de pourcentage en C
u*(E) % Incertitude de pourcentage du mesurage du plan de référence
u*(h ) % Incertitude de pourcentage en h
1 1
u*(Q) % Incertitude de pourcentage en Q
α ° Angle de l'échancrure
Indices
1 en amont
2 en aval
e réel
r rectangulaire
t triangulaire
5 Principe

Le débit à travers des déversoirs en mince paroi dépend de la hauteur de charge (assimilée à la

hauteur d’eau) à l’amont du déversoir (pour l'écoulement libre), de la charge à l’amont et à l’aval (pour

l'écoulement noyé), de la taille et de la forme de la zone de déversement, et d'un coefficient déterminé

expérimentalement qui tient compte de la charge, des propriétés géométriques du déversoir et du

chenal d'approche, et des propriétés dynamiques de l'eau.
6 Installation
6.1 Généralités

Les conditions générales relatives à l’installation des déversoirs sont décrites dans les articles suivants.

Les conditions particulières applicables aux différents types de déversoir sont décrites dans les articles

qui traitent de déversoirs spécifiques (voir les Articles 9 et 10).
6.2 Choix du site

Le type de déversoir à utiliser pour la mesure de débit est en partie déterminé par la nature du site

de mesurage proposé. Dans certaines conditions de conception et d'utilisation, les déversoirs mince

paroi doivent être situés dans des canaux jaugeurs rectangulaires ou dans des chambres de déversoir

qui simulent les conditions d'écoulement dans des canaux jaugeurs rectangulaires. Dans d'autres

conditions, les déversoirs minces paroi peuvent être situés dans des chenaux naturels, dans des canaux

jaugeurs ou des chambres de déversoir, sans aucune différence significative dans la précision des

mesures. Les conditions particulières liées au site sont décrites en 6.3.
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6.3 Conditions d'installation
6.3.1 Généralités

Le débit mesuré à l’aide du déversoir mince paroi est influencé de manière critique par les

caractéristiques physiques de celui-ci et du chenal d’approche. Les déversoirs en mince paroi sont

particulièrement dépendants des conditions d’implantation, qui ont une influence sur la répartition

des vitesses dans le chenal d'approche, et de la fabrication et de l'entretien de la crête du déversoir

conformément aux spécifications normalisées.
6.3.2 Déversoir

Les déversoirs en mince paroi doivent être verticaux et perpendiculaires aux parois du chenal.

L'intersection de la plaque du déversoir avec les parois et le fond du chenal doit être étanche et

indéformable, et le déversoir doit être capable de résister à l'écoulement maximal sans déformation ni

dommage.

Les limites pratiques indiquées, liées aux diverses formules de débit telles que la largeur minimale, la

hauteur minimale du déversoir, la charge minimale et les valeurs maximales de h/p et b/B (où h est

la hauteur d’eau mesurée à l’amont du déversoir, p est la hauteur de pelle, b est la largeur mesurée de

l'échancrure et B est la largeur du chenal d'approche), sont des facteurs qui ont une influence à la fois

sur le choix du type de déversoir et sur l'installation.
6.3.3 Chenal d'approche

Dans le cadre du présent document, le chenal d'approche est la partie du chenal du déversoir qui s'étend

vers l'amont à partir du déversoir sur une distance d'au moins cinq fois la largeur de la lame déversante

à la hauteur maximale de charge. Si le déversoir est situé dans un bassin de déversoir, il convient dans

l'idéal que la longueur du bassin soit égale à jusqu'à 10 fois la largeur de la lame déversante à la hauteur

maximale de charge. Des informations sur l'utilisation de petits bassins de déversoir sont données à

l'Annexe A.

L'écoulement dans le chenal d'approche doit être au régime permanent et uniforme, avec une répartition

des vitesses proche de celle que l'on trouve dans un chenal d'une longueur suffisante pour générer

un écoulement satisfaisant dans des chenaux lisses et rectilignes. La Figure 1 indique la répartition

normale des vitesses mesurées perpendiculairement à la direction d'écoulement dans des chenaux

rectangulaires, en amont de l'influence d'un déversoir. Des chicanes et des stabilisateurs d'écoulement

peuvent être utilisés pour obtenir une répartition normale des vitesses, mais leur emplacement

par rapport au déversoir ne doit pas être inférieur à la longueur minimale spécifiée pour le chenal

d'approche.

L'influence de la répartition des vitesses dans le chenal d'approche sur l'écoulement ou sur le déversoir

augmente avec les rapports h/p et b/B. Si l’installation d’un déversoir conduit inévitablement à une

répartition des vitesses sensiblement non uniforme, il convient que la possibilité d’erreur dans le débit

calculé soit vérifiée au moyen d'une autre méthode de mesure de débit pour une plage représentative

de débits.

Si les conditions d'approche sont considérées comme non satisfaisantes, des stabilisateurs d'écoulement

devront être mis en place conformément à l'Annexe B.

Si la hauteur maximale de charge à mesurer est limitée à (2/3)p pour tous les types de déversoir, des

stabilisateurs d'écoulement peuvent être utilisés pour réduire la longueur effective du chenal d'approche

à B + 3h pour les déversoirs triangulaires et rectangulaires, et à B + 5h pour les déversoirs sans

max max
contraction latérale.

NOTE Cette limite sur la hauteur maximale de charge à mesurer est nécessaire en raison de la déformation

de la vitesse à proximité de la surface de l'eau dans le chenal d'approche due à l'écoulement provenant des

ouvertures dans la chicane du stabilisateur d'écoulement.
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NOTE Les contours font référence aux valeurs de vitesse d'écoulement locale par rapport à la vitesse de

section transversale moyenne.

Figure 1 — Exemples de distribution normale des vitesses dans les chenaux rectangulaires

6.3.4 Chenal à l’aval du déversoir

Pour la plupart des applications, le niveau de l'eau dans le chenal à l'aval du déversoir doit être à une

distance verticale suffisante en dessous de la crête, afin de garantir un déversement libre et pleinement

aéré. Un déversement est dit aéré (dénoyé) lorsque le niveau aval n’a pas d’influence sur le niveau

amont, donc sur le débit. On obtient un déversement pleinement aéré lorsque la pression de l’air sur la

surface inférieure de la lame déversante est égale à la pression atmosphérique. De plus, il faut que la

lame déversante soit bien décollée à l’aval de la paroi du seuil. Un fonctionnement en écoulement noyé

est autorisé pour les déversoirs sans contraction latérale dans certaines conditions (voir 9.7.2). Dans le

cas d’un écoulement noyé, le niveau de l'eau à l’aval peut être au-dessus du niveau de crête.

7 Mesurage de la charge
7.1 Appareils de mesurage de la charge

Dans le but d'obtenir des mesures de débit précises telles que spécifiées pour les déversoirs normalisés,

la hauteur de charge sur le déversoir doit être mesurée au moyen d’une pointe limnimétrique droite

ou recourbée, d’un manomètre, ou de tout autre limnimètre de précision équivalente. Pour un

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enregistrement en continu des variations de charge, des limnimètres à flotteur précis et des pointes

limnimétriques droites à servomécanismes peuvent être utilisés. Des échelles limnimétriques verticales

et des jauges à ruban peuvent être utilisées lorsque des mesures moins précises sont acceptables.

Des spécifications complémentaires pour les appareils de mesurage de la charge sont données dans

l'ISO 4373.
7.2 Puits de tranquillisation ou puits à flotteur

Dans les cas exceptionnels où les vitesses superficielles et les perturbations dans le chenal d'approche

sont négligeables, le niveau de l’eau à l’amont du déversoir peut être mesuré directement (par exemple,

au moyen d'une pointe limnimétrique droite montée au-dessus de la surface de l'eau). Toutefois, afin

de s’affranchir des variations du régime de l’eau dans le chenal d’approche causées par les vagues, les

turbulences ou les vibrations, il convient de mesurer le niveau de l’eau à l’amont du déversoir dans un

puits de tranquillisation.

Les puits de tranquillisation sont reliés au chenal d'approche par une conduite appropriée, équipée, si

nécessaire, d'une vanne papillon pour amortir les oscillations. Du côté du chenal, la conduite est reliée

à des prises piézométriques (en parois ou dans le fond) ou à un tube de prises de pression statique

situées dans la section de mesure de la hauteur de charge.

Des spécifications complémentaires pour les puits de tranquillisation sont données dans l'ISO 18365.

7.3 Section de mesurage de la charge
7.3.1 Mesurage de la charge à l'amont

La section de mesurage de la charge doit être située à une distance suffisante en amont du déversoir

pour éviter la zone d'abaissement de la surface causée par la formation de la lame déversante. D’autre

part, elle doit être suffisamment proche du déversoir pour que la perte de charge entre la section de

mesurage de la hauteur de charge et le déversoir soit négligeable. Pour les déversoirs faisant l’objet de

la présente norme, l'emplacement de la section de mesurage de la charge sera satisfaisant s'il est situé

à une distance égale à deux à quatre fois la hauteur maximale de charge (2h à 4h ) en amont du

max max
déversoir.

Si de grandes vitesses se produisent dans le chenal d'approche, ou si des perturbations ou des

irrégularités à la surface de l'eau se produisent à la section de mesurage de la hauteur de charge en

raison des valeurs élevées de h/p ou de b/B, il peut être nécessaire d'installer plusieurs prises de pression

afin de s’assurer que la hauteur de charge mesurée dans le puits de mesurage soit représentative de la

moyenne des hauteurs de charge mesurées sur l'ensemble de la section de mesurage.

Dans le cas d'un déversoir mince paroi sans contraction latérale, l'effet de la friction sur le chenal en

amont nécessite un ajustement du coefficient de débit. La correction s'applique à la foi en l/h et en h/p

et est donnée dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Facteurs à appliquer aux valeurs de coefficient de débit normalisé
h/p l/h
2 4 6 8
3,5 à 4,0 1,00 1,00 0,96 0,92
3,0 à 3,5 1,00 1,00 0,97 0,94
2,5 à 3,0 1,00 1,00 0,98 0,96
2,0 à 2,5 1,00 1,00 0,99 0,98
Moins de 2,0 1,00 1,00 1,00 1,00
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ISO 1438:2017(F)
7.3.2 Mesurage de la charge à l'aval

Si le déversoir doit fonctionner en écoulement noyé, un mesurage de la hauteur de charge à l’aval du

déversoir es
...

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