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1 - MESURE DU COURANT

2 - MESURE DU NIVEAU DES EAUX

3 - MESURE DU DÉBIT DES COURS D’EAU

4 - TRANSPORT SOLIDE

  • 4.1 - Mesure du débit solide en suspension
  • 4.2 - Mesure du débit solide par charriage
  • 4.3 - Contrôle du colmatage des retenues

5 - BATHYMÉTRIE

  • 5.1 - Mesure de la hauteur d’eau
  • 5.2 - Mesure du niveau d’eau
  • 5.3 - Positionnement planimétrique

Article de référence | Réf : R2330 v2

Mesure du niveau des eaux
Mesures in situ en hydraulique à surface libre

Auteur(s) : Jean-Robert COURIVAUD

Date de publication : 10 sept. 2002

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Auteur(s)

  • Jean-Robert COURIVAUD : Ingénieur au Laboratoire National Hydraulique et Environnement - EDF Recherche et Développement

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INTRODUCTION

L’hydraulique à surface libre est la science des écoulements d’eau, naturels (mers, lacs, rivières) ou artificiels (chenaux, retenues), qui présentent une interface avec l’air libre. Le présent article propose une revue des techniques aujourd’hui utilisées pour mesurer les principaux paramètres physiques qui caractérisent ces écoulements. Il s’agit des mesures de vitesse de l’eau, de débit des cours d’eau, de niveau de la surface libre, de débit solide et de bathymétrie. Les mesures des paramètres de qualité de l’eau, chimiques et biologiques, ne sont pas traitées dans cet article.

Les mesures in situ occupent aujourd’hui une place importante dans la résolution des problèmes d’hydraulique à surface libre. Servant de données d’entrée aux modèles numériques, utilisées pour des traitements statistiques de séries temporelles ou aidant à la compréhension des processus mis en jeu lors d’expertises, les mesures in situ sont et demeureront toujours un outil indispensable.

Les différences de niveaux de compréhension et de modélisation que l’on peut constater entre les différents domaines de l’hydraulique à surface libre, en particulier entre la dynamique de l’eau et le transport des sédiments, se retrouvent dans les mesures in situ : en quittant le domaine de l’eau « pure » pour aborder le domaine du transport sédimentaire, on passe à un niveau de difficulté supérieur et il devient alors plus difficile d’obtenir des mesures in situ fiables et significatives. Dans certains domaines, comme celui du transport par charriage, les techniques de mesures in situ demeurent encore aujourd’hui très rudimentaires. Compte tenu de la prise de conscience de plus en plus forte des enjeux importants liés à la gestion des sédiments dans les cours d’eau et les aménagements hydrauliques, on peut espérer que ces domaines vont connaître des progrès sensibles dans les prochaines années.

Les progrès dans les techniques de mesures, notamment acoustiques et électromagnétiques, ont profité largement aux mesures in situ en hydraulique à surface libre. Les méthodes acoustiques à effet Doppler ont révolutionné les mesures de vitesse et de débit. Les méthodes électromagnétiques radar ont bénéficié aux mesures de niveau des eaux. Les méthodes acoustiques ont également permis de réaliser des progrès sensibles dans les mesures de transport solide en suspension (sables essentiellement) et sont en cours d’évaluation pour la détermination des épaisseurs de sédiments déposés dans les retenues ou les lacs.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r2330


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2. Mesure du niveau des eaux

La mesure du niveau des eaux demeure une part très importante des mesures physiques dans le domaine de l’eau. C’est un domaine où les mesures in situ ne sont pas remplacées par des prédictions issues de modèles numériques, et cette situation devrait perdurer encore longtemps. En effet, la mise en œuvre d’un modèle numérique fiable permettant de renseigner sur l’évolution dans le temps et l’espace du niveau de l’eau tout au long d’une rivière, avec la même précision que celles des systèmes de mesures fonctionnant actuellement, n’est pas réaliste sur le plan économique. Un tel modèle nécessiterait en effet une description très fine de la géométrie du fond du lit et des berges et une réactualisation fréquente de cette description. Dans le domaine maritime, en zone côtière, la modélisation numérique permet de prévoir aisément les évolutions du niveau dues à la marée astronomique. En revanche, aucun modèle n’est capable de prévoir de manière déterministe les évolutions du niveau en zone côtière, incluant marée astronomique et surcotes ou décotes dues à des phénomènes météorologiques.

L’information sur le niveau de l’eau dans un cours d’eau est utilisée principalement pour trois applications :

  • l’annonce et la prédiction des crues ;

  • la mesure du débit du cours d’eau ;

  • la gestion d’aménagements hydrauliques.

En zone côtière, l’information sur le niveau de l’eau est généralement recueillie dans les ports. Cette information sert notamment à déterminer le niveau des plus basses eaux, information capitale pour la navigation.

Comme toute mesure de niveau, la mesure du niveau de l’eau doit s’exprimer dans un repère de nivellement, qui fixe le zéro de l’altitude. En France, le repère de nivellement actuellement en vigueur est le repère NGF normal. Un niveau exprimé dans ce repère s’écrira en mètres NGF normal.

Nota :

NGF : nivellement général de la France.

En rivière, le choix de l’emplacement d’une station de mesure de niveau de l’eau doit se faire en prenant un certain nombre de précautions et en se gardant de certains écueils :

  • l’emplacement choisi doit permettre la mesure de tout l’éventail des niveaux,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   *  -  La Houille Blanche. Publiée sous l’égide de la Société Hydrotechnique de France.

  • (2) -   *  -  Journal of Hydraulic Research. Association Internationale de Recherche Hydraulique (Pays-Bas).

  • (3) -   *  -  Journal of Hydraulic Engineering. American Society of Civil Engineers.

  • (4) -   *  -  Recherche marine. Ifremer.

  • (5) -   *  -  Techniques avancées. ENSTA

  • (6) - WYDER (D) -   Manuel pour la mesure du niveau des eaux.  -  Service hydrologique et Géologique National, Berne, 1999.

  • (7) - WREN (D.G.), BARKDOLL (B.D.), KUHNLE (R.A.), DERROW (R.W.) -   Field...

1 Fabricants de matériel

(liste non exhaustive)

RDI (profileurs de courant acoustiques à effet Doppler).

SONTEK (profileurs de courant acoustiques à effet Doppler) distributeur : NEREIDES.

MORS Environnement (courantomètres à hélice).

AANDERAA (courantomètres à hélice, courantomètres électromagnétiques) distributeur : NEREIDES.

VEGA Technique (mesure de niveau radar et ultrason).

ENDRESS & HAUSER France (mesure de niveau radar et ultrason).

ATLAS (mesure bathymétrique) distributeur : MARTEC.

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