Utilisation et qualification d'un débitmètre à effet doppler (ADC) sur une rivière intermittente

Improving an Acoustic Doppler Current Meter in temporary streams

Hydrosciences Montpellier
nom@msem.univ-montp2.fr

Résumé

Le sonar à effet Doppler « Argonaut shallow water » est conçu spécialement pour une installation à poste fixe en fond de rivière, de canal ou de port. Il permet des mesures en continu (ou tout au moins à pas de temps fins) de la vitesse de l'eau en 2D (longitudinale et verticale). La vitesse de l'eau est mesurée par deux faisceaux, amont & aval, et une cellule verticale permet de mesurer la hauteur d'eau. La mesure de vitesse est intégrée sur la hauteur d'eau au droit du capteur. Le débit est calculé à partir de cette vitesse moyenne, combinée avec l'aire de la section mouillée, calculée à partir de la mesure du niveau et de l'information sur la géométrie de la section.

Selon le constructeur, cet appareil n'exige aucun étalonnage(en vitesse) et les développements biologiques qui peuvent avoir lieu en surface n'affectent pas la précision de l'appareil.

L'étude présentée ici, vise donc à évaluer la fiabilité de ce type d'appareil dans une section où l'écoulement est contrasté et où les effets du transport sont importants. On s'attarde plus spécifiquement à comparer les résultats obtenus, avec ceux issus d'une courbe de tarage existante. La section de mesure est équipée d'un double déversoir ce qui permet d'avoir une sensibilité différente pour les hautes et basses eaux. Si les tests montrent que l'équipement est fiable et peut apporter des informations supplémentaires, il en ressort aussi que l'efficacité et la qualité de la mesure en basse et très basse eaux sont défaillantes. Et qu'il est toujours aussi difficile de mesurer les bas débits...

Abstract

Intermittent rivers pose different challenges to stream rating due to high spatial and temporal gradients. Long dry periods, cut by short duration flush flood events explain the difficulty to obtain reliable discharge data, for low flows as well as for floods: problems occur with standard gauging, zero flow period, etc.

Our study aims to test the use of an acoustic Doppler current meter (ADC) for improving stream rating curves in small catchments subject to large variations of discharge, solid transport and high eutrophisation levels.

The study is conducted at the outlet of the river Vène, a small coastal river (67 km2) located close to the city of Montpellier (France). The low flow period lasts for more than 6 month; during this period the river flow is sustained by effluents from urban sewage systems, which allows development of algae and macrophytes in the riverbed. The ADC device (Sontek ®Argonaut SW) is a pulsed Doppler current profiling system designed for measuring water velocity profiles and levels that are used to compute volumetric flow rates. It is designed for shallow waters (less than 4 meter depth). Its main advantages are its low cost and high accuracy (1% of the measured velocity or 0.05 m/sec, as reported by the manufacturer).

The study evaluate the improvement in rating curves in an intermittent flow context and the effect of differences in sensitivity between low and high water level, by comparing mean flow velocity obtained by ADC to direct discharges measurements. The study also report long-term use of ADC device, by considering effects of biofilms, algae and macrophytes, as well as solid transport on the accuracy of the measurements.

In conclusion, we show that the equipment is reliable and is able to provide additional information. However we show also that it is always difficult to measure low flow.