A water level gradient method for the rapid tuning of the stage-to-discharge relationship in a mild-slope river

Comment obtenir de façon rapide la relation de tarage hauteur-débit : traitement des pentes d'eau amont-aval d'une rivière du plateau limoneux de Moyenne Belgique

¹ Université libre de Bruxelles (ULB), Dept Water Pollution Control (CP208), Brussels, Belgium
dpetrovi@ulb.ac.be
² Hydrologic Information Center of the Flemish Region (HIC), WatLab, Borgerhout, Belgium

Abstract

The water level gradient method as an alternative for obtaining the depth-discharge rating curve is suggested. We explicitly compute a stream velocity using basically a prediction of channel flow resistance. We claim that this synthetic stream velocity is relatively easy to obtain at costs more affordable in comparison to continuous velocity measurements which would be obtained by H-ADCP or non-contact (radar) technology. The method also should normally allow obtaining a valid depth-to-discharge relationship in a much shorter period than what the conventional field gauging interventions are able to achieve. The water-level gradient method is able to explicitly provide a distinction between the rising stage and the falling stage during a storm, suggesting that the information provided by this new method is richer than what is usually made available.

Résumé

En mesurant en continu, à l'aide d'un second limnimètre placé en amont, la pente d'eau au droit d'une station hydrométrique, nous montrons qu'il est possible d'extraire aisément la courbe de tarage hauteur-débit. La méthode appliquée est un calcul de la vitesse d'écoulement s'appuyant sur la prédiction, pas de temps par pas de temps, de la valeur du coefficient de Chézy dans le tronçon considéré. L'évolution temporelle du coefficient de frottement tient compte, si nécessaire, de la présence en été de macrophytes dans la rivière. Nous montrons que notre méthode permet effectivement de reconstituer la vitesse d'écoulement au droit de la section hydrométrique, sans devoir recourir à une instrumentation coûteuse telle qu'un ADCP-H ou une méthode non intrusive (radar ou imagerie vidéo). La méthode permet également d'obtenir une courbe hauteur/débit représentative beaucoup plus rapidement que n'y arrivent les jaugeages successifs sur le terrain. De plus, puisqu'on dispose de l'information de vitesse d'écoulement, une partie du comportement hystérétique affectant l'emploi des courbes hauteurs-débits peut être évité, par l'emploi en hydrométrie fluviale, de cette méthode.