Les dispositifs hors norme de mesure du débit

Non-normalized gauging stations

¹ Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES) - 1 quai Koch, BP61039, 67070 Strasbourg Cedex
matthieu.dufresne@engees.unistra.fr
² Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur, de l'Informatique et de l'Imagerie (ICube), Département Mécanique, Equipe Mécanique des Fluides - 2 rue Boussingault 67000 Strasbourg
³ NIVUS GmbH - Im Täle 2, 75031 Eppingen, Allemagne

Résumé

Cet article présente, à travers trois exemples concrets de stations de mesure, trois méthodologies de détermination du débit en fonction de mesures de hauteur d'eau et éventuellement de vitesse dans le cas où aucune norme internationale n'est applicable. La première méthode s'intéresse à l'instrumentation du débit déversé d'un déversoir d'eau excédentaire. Hydrauliquement similaires à des seuils, les déversoirs ont néanmoins une géométrie souvent complexe et parfois même unique. La méthodologie proposée repose sur une analyse hydraulique, l'utilisation de la mécanique des fluides numérique 3D et un traitement des résultats dans le but de créer une loi hauteur - débit facilement exploitable. La deuxième méthode concerne le cas d'une station de jaugeage du débit par cordes de vitesse dans un collecteur. La difficulté de ce type de station vient du fait qu'elles sont généralement sous l'influence hydraulique de nombreuses singularités rendant complexe le lien entre les vitesses mesurées et la vitesse moyenne. La méthodologie proposée dans ce cas est très proche de la précédente, à la différence près que le choix des modèles doit être adapté aux variables investiguées (distribution de la vitesse et plus seulement distribution de la hauteur d'eau). Enfin, la troisième méthode s'intéresse à la détermination du débit transitant dans un collecteur au moyen de deux mesures de hauteur d'eau placées dans des regards distants. La méthodologie repose sur une analyse hydraulique, l'utilisation de l'équation de la courbe de remous (modèle 1D) et le traitement des résultats dans l'objectif de les rendre facilement exploitables.

Abstract

This paper proposes three methodologies for the determination of discharge using water depth and velocity measurements when international standards are not applicable. Each methodology is illustrated through the use of a practical application. The first methodology deals with the instrumentation of the overflow discharge of a combined sewer overflow chamber. Even if these works are hydraulically very similar to standard weirs, their geometry is generally very complex and sometimes unique. The proposed methodology consists in a hydraulic analysis, the use of 3D computational fluid dynamics and the analysis of the simulated results in order to build simple head - discharge relationships that can be easily used by sewer managers. The second methodology deals with ultrasonic (transit-time) gauging stations where singularities have a significant influence on the link between the measured velocities and the mean velocity. The methodology for such stations is very similar to the previous one, with the exception that the models have to be chosen for simulating the velocity distribution and not only the water level distribution. Finally, the third method deals with the determination of the discharge in a sewer using two water level measurements located in two distant manholes. The methodology here consists in a hydraulic analysis, the use of the backwater curve equation (1D model) and an analysis of the simulated results to build an exploitable relationship.