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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la mise à jour de l'article intitulé "Détermination du débit des fluides par intégration du champ des vitesses" rédigé par Francis DUPRIEZ, publié en 1992.
RÉSUMÉ
La quantification du débit d’un fluide (liquide ou gaz) passe souvent par l’intégration de mesures de vitesse distribuées au sein d’une section en travers de l’écoulement. Le résultat de débit est alors obtenu par l’intégration spatio-temporelle du champ des vitesses sur la section et sur une durée donnée. L’intégration spatiale peut se faire ou bien directement par interpolation linéaire et extrapolation aux parois, ou bien à l’aide de formules normalisées de moyenne pondérée. Cet article fournit les principaux éléments de procédure pour la mesure des écoulements de liquide à surface libre (hydrométrie des cours d’eau) et des écoulements de fluide en conduite fermée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jérôme LE COZ : Chercheur (IPEF) - Unité de recherche Hydrologie-Hydraulique, Irstea, Lyon-Villeurbanne, France
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Isabelle CARÉ : Chargée d’études, référent technique débitmétrie gazeuse et anémométrie - CETIAT, division Études et Formation, Villeurbanne, France - Note de l'éditeur : Cet article est la mise à jour de l'article intitulé « Détermination du débit des fluides par intégration du champ des vitesses » rédigé par Francis DUPRIEZ, publié en 1992.
INTRODUCTION
Pour mesurer le débit d’un fluide (liquide ou gaz) s’écoulant dans une conduite ou un chenal, une méthode globale est employée chaque fois que cela est possible. Bien que ces méthodes soient nombreuses, il n’est pas toujours possible d’en trouver une qui convienne ni de pouvoir l’utiliser. C’est notamment le cas des conduites fermées ou des chenaux de grandes dimensions, mais aussi celui des conduites dans lesquelles il n’est pas possible, pour diverses raisons, d’insérer un débitmètre. Il est alors nécessaire d’effectuer un relevé des vitesses et de la géométrie dans une section en travers et de calculer le débit par intégration.
Les dispositifs, capteurs et méthodes pour la mesure des vitesses, sont décrits dans l’article « Mesures locales de vitesse dans un fluide » [R 2 110].
Le présent article se propose d’exposer les règles à suivre dans l’exécution des mesures et le calcul du débit. Ces règles sont prescrites dans un certain nombre de normes françaises et étrangères auxquelles le lecteur pourra se référer.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1971 par André FAUQUET, Robert BONNAFOUX
- Version archivée 2 de janv. 1979 par André FAUQUET, Robert BONNAFOUX, Francis DUPRIEZ
- Version archivée 3 de janv. 1992 par Francis DUPRIEZ
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4. Conclusion
La méthode de détermination du débit des fluides par intégration du champ des vitesses reste la méthode historique de référence pour les canaux, les cours d’eau naturels et les conduites de grandes dimensions. Les moulinets (courantomètres mécaniques à hélice) très largement utilisés au XXe siècle sont de plus en plus souvent remplacés par des courantomètres électro-magnétiques ou acoustiques à effet Doppler. De nouvelles technologies, comme les profileurs hydro-acoustiques (ADCP), les stations ultrasoniques à temps de transit en chenal ou en conduite, ou encore les techniques de jaugeage sans contact (radars, image), fonctionnent sur le même principe de mesure et se sont maintenant généralisées. La quantification et la maîtrise des incertitudes de mesure, en particulier celles associées aux méthodes d’intégration, restent un sujet actuel de recherche et développement .
Pour les mesures en conduite fermée, la détermination du débit par exploration du champ des vitesses reste encore largement utilisée dans les situations où l’installation d’un débitmètre est impossible pour des raisons techniques ou économiques. Cependant, les conditions de mesure ne permettent généralement pas de disposer de longueurs droites suffisantes pour garantir un profil de vitesse uniforme. L’accessibilité pour permettre des explorations selon plusieurs lignes d’exploration ou diamètres est également parfois délicate. Dans ces conditions, l’incertitude sur la mesure du débit reste largement dépendante du nombre et de la répartition des points de mesure utilisés pour l’intégration du champ des vitesses.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PUECHBERTY (R.), PERRET (C.), POLIGOT-PITSCH (S.) coord - Charte Qualité de l'Hydrométrie – Guide de bonnes pratiques. - Ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer, 83 p. (disponible en ligne) (2017).
-
(2) - World Meteorological Organization - Manual on Stream Gauging. - (WMO 1044, disponible en ligne) (2010).
-
(3) - Organisation météorologique mondiale - Règlement technique. - Volume III, hydrologie (OMM – N° 49, disponible en ligne) (2006).
-
(4) - LE COZ (J.), CAMENEN (B.), DRAMAIS (G.), FERRY (M.), ROSIQUE (J.L.), RIBOT-BRUNO (J.) - Contrôle des débits réglementaires. - Application de l'article L. 214-18 du Code de l'environnement. Eds. Onema/Irstea, 128 p. (disponible en ligne) (2011).
-
(5) - LE COZ (J.), PIERREFEU (G.), SAYSSET (G.), BROCHOT (J.F.), MARCHAND (P.) - Mesures hydrologiques par profileurs Doppler ADCP. - Eds. Quae, 164 p. (2008).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Field acceptance tests to determine the hydraulic performance of hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines. - IEC 60041 - 1991
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Hydrométrie – Méthodes d'exploration du champ des vitesses à l'aide de moulinets – Recueil et traitement des données pour la détermination des incertitudes de mesurage du débit. - ISO 1088 - 2007
-
Mesure de débit d'eau propre dans les conduites fermées – Méthode d'exploration du champ des vitesses dans les conduites en charge et dans le cas d'un écoulement régulier, au moyen de moulinets. - ISO 3354 - 2008
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Mesure du débit des fluides dans les conduites fermées – Méthode d'exploration du champ des vitesses au moyen de tubes de Pitot doubles. - ISO 3966 - 2008
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Hydrométrie – Profils Doppler acoustiques – Méthode et application pour le mesurage du débit en conduites ouvertes. - ISO/TR 24578 - 2012
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Hydrométrie – Mesurage du débit des liquides dans les canaux découverts au moyen de moulinets ou de flotteurs. - NF EN ISO 748 - 2009
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