NF X10-311-1983 Water flow measurement in open channels using thin-wall weir 《用薄壁堰测量明渠中水流量》.pdf

1、AFNL NF XII0-3IIL 83 W II012372 0378667 288 - NORME FRANCAISE ENREGISTREE e l I MESURE DE DEBIT DE LEAU I NF I DANS LES CANAUX DECOUVERTS AU MOYEN DE DEVERSOIRS EN MINCE PAROI x 10-31 1 Septembre 1983 Co Ca; 7 2 r b b - z I SOMMAIRE Page 1 Objet et domaine dapplication 2 2 Rfrences . 2 3 Dfinitions

2、. 2 4 Unitsdemesure 3 a, v) c a, U zl Enregistre par dcision d 1983-08-1 6 pour prendre effet le 1983-09-1 6 m v) m Q - .- Li O afnor 1983 Droits de reproduction et de traduction rservs pour tous pays La prsente norme remplace la norme exprimentale de mme indice de dcembre 1971. X a, -0 a, o a, Q 3

3、a, 2 L 3 O + - c m .c - c O c m v) m O C .- .- - E L m Q 5 6 7 8 9 10 11 12 Principe . 3 Installation . 4 Mesurage de la charge . 5 Entretien . 6 Dversoir rectangulaire en mince paroi 6 Dversoir triangulaire en mince paroi . 14 21 Exemple de calcul de lerreur limite 23 Prcision des mesurages de dbit

4、 . Tableaux 1 Dbit de leau dans les dversoirs triangulaires chancrure a avec tg - = 1 (a= n/2 radians ou 90) 25 2 2 Dbit de leau dans les dversoirs triangulaires chancrure a avec tg - = 1 /2 (a = 0,927 3 radians ou 53 8) . 28 2 3 Dbit de leau dans les dversoirs triangulaires chancrure a avec tg - =

5、1/4 (a= 0,489 9 radians ou 28 4) . 31 2 Figures 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Exemples de rpartition normale des vitesses dans les chenaux rectangulaires . Dversoir chancrure rectangulaire, en mince paroi . Dtermination du zro de lchelle pour un dversoir rectangulaire 5 7 9 11 12 Dversoir chancrure triang

6、ulaire, en mince paroi . 14 1 6 17 19 Coefficient de dbit Ce par rapport langle dchancrure a . I9 Valeur de kn par rapport langle dchancrure a 20 Coefficient de dbit Ce = a+a (h/p) Valeur de kb par rapport b/B Dtermination de langle de lchancrure dun dversoir triangulaire . Dtermination du zro de lc

7、helle pour un dversoir triangulaire . Coefficient de dbit Ce (a = 90) . ANNEXE A : ANNEXE B : Guide pour le choix des dversoirs et des canaux jaugeurs pour la mesure du dbit de leau dans les canaux dcouverts . 34 Formule I.M.F.T. simplifie pour les dversoirs sans contraction latrale, avec un chenal

8、dapproche rectangulaire 37 TOPEDIX - 770.25.21 NF X 10-31 1 ler tirage 83-09 +- Water flaw measurement in open channels using thin-wall weir. Messung des Durchflusses von Wasser in offenen Gerinnen mit dnnwandigen Wehren. AFNL NF XLO-3LL 83 3032372 0378668 IL4 NF X 10-31 1 -2- A VA NT-PROPOS La prse

9、nte norme est en concordance technique avec la norme IS0.1438/1 - 1980 R Mesure de dbit de leau dans les canaux dcouverts au moyen de dversoirs et de canaux Venturi - Partie 1 : Dversoirs en mince paroi). Mises part les amliorations dordre rdactionnel qui ont t apportes, la prsente norme diffre de l

10、a norme IS0 1438/1 sur les points suivants : - Addition dun certain nombre de dfinitions au chapitre 3, reprenant celles qui existaient dans la norme exprimentale de mme indice de 1971, remises jour en fonction du projet de norme internationale c Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts

11、 - Vocabulaire ) (Rvision de IS0 772 - 19781, - Addition de la figure 7 sur la dtermination de langle de lchancrure et de la figure 8 sur la dtermination du zro de lchelle, . - Remplacement du symbole X pour lerreur limite par le symbole E, en accord avec la norme NF X 10-106 H Calcul de lerreur lim

12、ite sur une mesure de dbit , - Addition de lannexe B sur la formule simplifie de IIMFT (Institut de Mcanique des Fluides de Toulouse). I OBJET ET DOMAINE DAPPLICATION La prsente norme spcifie des mthodes de mesure de dbit de leau dans les canaux dcouverts au moyen de dversoirs rectangulaires et tria

13、ngulaires en mince paroi. Seuls les coulements permanents dversements libres ou compltement ars sont pris en considration. Les coefficients de dbit qui sont recommands ne sont applicables qu leau dans la gamme approximative de 5 3OOC. Lemploi des coefficients pour des tem- pratures de leau de plusie

14、urs degrs en dehors de cette gamme entrainera des erreurs ngligeables, sauf dans le cas de trs petites hauteurs. Les limites dapplicabilit en fonction de la gomtrie du dversoir et de Icou- lement sont spcifies pour chacune des formules recommandes. 2 REFERENCES NF X 10-300 (1 1 Mesure de dbit des li

15、quides dans les canaux dcouverts - Vocabulaire et symboles. NF X 10-322 (1) Mesure de dbit des liquides dans les canaux dcouverts - Appareils de mesure du niveau. 3 DEFINITIONS Dans le cadre de la prsente norme, les dfinitions donnes dans la norme NF X 10-300 sont applicables. Tou- tefois, les dfini

16、tions de certains termes utiliss dans la prsente norme sont rappeles ci-dessous. 3. I Rpartition normale des vitesses Rpartition des vitesses rgnant dans un chenal rectiligne de section droite constante et de longueur suffisante pour quil sy dveloppe un coulement uniforme. 3.2 Vitesse dapproche Vite

17、sse moyenne dans un chenal une distance connue en amont dun dispositif de mesurage. 3.3 Dversoir Dispositif par-dessus lequel leau scoule en permettant soit le contrle de niveau amont, soit le mesurage du dbit, soit les deux. 3.4 Crte Ligne dfinissant le sommet du dversoir. (1) En prparation. AFNL N

18、F X10-31L 83 LOI12372 0378669 O50 = -3- NF X 10-311 3.5 Hauteur de pelle e Hauteur entre le lit et le point le plus bas de la crte du dversoir, mesure en amont de celui-ci. 3.6 Hauteur de lame Hauteur deau mesure en un point en amont dun dversoir par rapport au point le plus bas de sa crte. La dis-

19、tance du point de mesurage dpend du type de dversoir utilis. 3.7 Lame dversante Jet form par lcoulement au-dessus dun dversoir. 3.8 Dversoir dnoy Dversoir pour lequel la cote du niveau de leau en amont est indpendante de celle du niveau en aval. 3.9 Dversoir noy O Dversoir pour lequel la cote du niv

20、eau de leau en amont est influence par celle de niveau en aval. 3.10 Dversoir en mince paroi . Dversoir ralis de facon ce que la lame dversante ne soit pas en contact avec larte de la crte du dver- soir. 3.1 1 Dversoir sans contraction latrale Dversoir dont la crte occupe toute la largeur du chenal

21、dans lequel il est plac en vitant ainsi la contraction latrale de lcoulement. 3.12 Dversoir chancrure * Dversoir en mince paroi avec crte chancre. 3.13 Dversoir rectangulaire Dversoir en mince paroi, dont lchancrure est forme par deux crtes galement inclines sur la verticale dans le plan perpendicul

22、aire la direction de lcoulement. 4 UNITES DE MESURE Les units utilises dans la prsente norme sont les units SI. 5 PRINCIPE Le dbit sur les dversoirs en mince paroi est fonction de la charge sur le dversoir, de la taille et de la forme de la zone de dversement, ainsi que dun coefficient qui est dterm

23、in exprimentalement et qui tient compte de la charge sur le dversoir, des caractristiques gomtriques du dversoir et du chenal dapproche, et des pro- prits dynamiques de leau. AFNL NF X10-31% 3 W 1012372 0378670 872 NF X 10-31 1 -4- 6 INSTALLATION 6.1 Gnralits Les conditions gnrales des installations

24、 relatives aux dversoirs sont dcrites dans les paragraphes ci-aprs. Les conditions particulires applicables aux divers types de dversoirs sont dcrites dans les paragraphes cor- respondants (voir chapitres 9 et 1 O). 6.2 Choix de lemplacement Le type de dversoir utiliser pour la mesure du dbit est dt

25、ermin en partie par la nature de lemplacement envisag. Dans certaines conditions de conception et demploi, les dversoirs doivent tre situs dans des canaux rectangulaires ou dans des botes de dversoirs, qui simulent les conditions dcoulement dans. les canaux rectangulaires. Dans certaines autres cond

26、itions, les dversoirs peuvent tre situs aussi bien dans des canaux naturels que dans des canaux artificiels rectangulaires ou dans des boites de dversoirs, sans aucune diffrence significative dans la prcision des mesures. Les exigences spcifiques de linstallation relatives 6.3 Conditions dinstallati

27、on 6.3.1 Gnralits Le d4bit dun dversoir est influenc, dans un lemplacement font lobjet du paragraphe 6.3. - grande mesure, Da les caractristiques physiques du dversoir et du chenal. Les dversoirs en mince paroi dpendant surtout des caractristiques de linstallation qui contr- lent la rpartition des v

28、itesses dans le chenal dapproche et, aussi, de la construction et du maintien de la crte du dversoir conformment aux spcifications normalises. 6.3.2 Dversoir Les dversoirs en mince paroi doivent tre verticaux et perpendiculaires aux parois du chenal. Lintersection de la plaque du dversoir avec les p

29、arois et avec le fond du chenal doit tre tanche et indformable, et le dversoir doit tre capable de supporter un coulement maximal sans dformation ni dgts. Les limites pratiques associes aux diverses formules de dbit telles que la largeur minimale, la hauteur mini- male du dversoir, la charge minimal

30、e et les valeurs maximales de h/p et de b/B (o h est la charge mesure, p est la hauteur de pelle, b est la largeur mesure de lchancrure et B est la largeur du chenal dapproche) sont des facteurs qui influencent aussi bien le choix du dversoir que linstallation. 6.3.3 Chenal dapproche Dans le cadre d

31、e la prsente norme, le chenal dapproche est la partie du chenal qui stend en amont du dver- soir sur une distance dau moins dix fois la largeur de la lame dversante la charge maximale. Si le dversoir est situ dans une bote de dversoir, la longueur de la bote doit tre gale la longueur spcifie du chen

32、al dapproche. Lcoulement dans le chenal doit tre permanent et uniforme, avec la rpartition des vitesses se rapprochant de celle dans un chenal de longueur suffisante pour dvelopper un coulement normal dans les chenaux lisses et rectilignes. La figure 1 indique la rpartition normale des vitesses dans

33、 les chenaux rectangulaires en amont de linfluence dun dversoir. Des chicanes et des redresseurs dcoulement peuvent tre utiliss pour obtenir la rpartition normale des vitesses, mais leur distance au dversoir ne doit pas tre infrieure la longueur mini- male prescrite pour le chenal dapproche. Linflue

34、nce de la rpartition des vitesses dans le chenal dapproche sur lcoulement ou sur le dversoir aug- mente avec h/p et b/B. Si linstallation dun dversoir conduit invitablement une rpartition de vitesses qui nest pas sensiblement uniforme, la possibilit derreurs dans le dbit calcul doit tre vrifie par u

35、ne autre mthode de mesure de dbit pour une gamme reprsentative de dbits. 6.3.4 Chenal en aval du dversoir La forme et la taille du chenal aval du dversoir sont sans importance, mais le niveau de leau dans le chenal aval doil tre suffisamment en dessous de la crte pour assurer un dversement libre et

36、pleinement ar. Le dversement libre est ralis lorsque lcoulement est indpendant du niveau aval. On obtient un dversement pleinement ar lorsque la pression de lair sur la surface infrieure de la lame dversante est gale la pression atmosphrique. AFNL NF X30-333 83 m 3032372 O378673 709 -5- NF X 10-311

37、a) b i- Moyenne- # - Cl Figure 1 - Exemples de rpartition normale des vitesses dans les chenaux rectangulaires 7 MESURAGE DE LA CHARGE 7.1 Dispositifs de mesurage En vue dobtenir les prcisions de mesurage du dbit spcifies pour les dversoirs normaliss, la charge sur le dversoir est mesure au moyen du

38、ne pointe limnimtrique droite ou recourbe, dun manomtre ou de toute autre limnimtre de prcision quivalente. L o il faut un enregistrement continu des variations de la charge, des limnimtres flotteurs prcis et des pointes limnimtriques droites servomcanismes peuvent tre utili- ses, Dautres types de s

39、ondes limnimtriques peuvent tre utilises lorsque des mesures moins prcises sont acceptables. Des spcifications supplmentaires relatives aux dispositifs de mesurage de la charge sont donnes dans la norme NF X 10-322. 7.2 Puits de mesurage Dans le cas exceptionnel o les vitesses superficielles et les

40、perturbations dans le chenal dapproche sont ngli- geables, le niveau deau amont peut tre directement mesur (par exemple, au moyen dune pointe limnimtri- que droite monte la surface de leau, en amont). Cependant, gnralement en vue dviter les variations du niveau deau causes par les vagues, la turbule

41、nce et les vibrations, le niveau de leau en amont doit tre mesur dans un puifs de mesurage. Les puits de mesurage sont relis au chenal dapproche par une conduite approprie qui est munie, le cas chant, dune vanne papillon pour amortir les oscillations. Du ct du chenal, la conduite est relie des prise

42、s pizomtriques en parois ou dans le fond, ou un tube de prises de pression statique, situs dans la section de mesure de la charge. Des spcifications supplmentaires relatives aux puits de mesurage sont donns dans la norme NF X 10-322. - NF X 10-311 AFNL NF X10-311 83 1012372 0378672 645 -6- 7.3 Secti

43、on de mesurage La section de mesurage de la charge doit se trouver une distance suffisante en amont du dversoir pour viter la zone dabaissement de la surface, cause par la formation de la lame dversante. Dautre part, elle doit se trouver assez prs du dversoir pour que la perte de charge entre la sec

44、tion de mesurage de la charge et le dversoir soit ngligeable. Dans le cas des dversoirs qui font lobjet de la prsente norme, lemplacement de la section de mesurage donnera satisfaction sil se trouve une distance gale quatre ou cinq fois la charge maximale (4 5 hmax) en amont du dversoir. Si de grand

45、es vitesses se produisent dans le chenal dapproche, ou si des perturbations ou des irrgularits de la surface de leau se produisent la section de mesurage de la charge en raison de valeurs leves de h/p ou de b/B, il peut tre ncessaire dinstaller plusieurs prises de pression en vue dassurer que la cha

46、rge mesure dans le puits de mesurage soit la moyenne des charges existantes sur toute la largeur du chenal. 7.4 Zro de lchelle La prcision des mesures de la charge dpend beaucoup de la dtermination du zro de lchelle, lequel est dfini comme tant la lecture du limnimtre qui correspond au niveau de la

47、crte du dversoir (dversoirs rec- tangulaires), ou au niveau du sommet de lchancrure (dversoirs triangulaires). Si ncessaire, le zro de lchelle est vrifi. Plusieurs mthodes acceptables de dtermination du zro de lchelle sont utilises. Les mthodes typiques sont dcrites dans les paragraphes qui traitent particulirement des dversoirs rectangulai- res et triangulaires (voir chapitres 9 et IO). En raison de la tension superficielle, le zro de lchelle ne peut tre dtermin avec une prcision suffisante en faisant la lecture du limnimtre lorsque le niveau de leau d