La qualification de différents systèmes de mesures de débit en rivière par les jaugeages : une expérience à partager

Validation of river flow measurement systems by gauging: a practice to share

Hydrologue, Compagnie Nationale du Rhône, 4 rue de Chalon sur Saône, 69007 Lyon, France
g.pierrefeu@cnr.tm.fr

Résumé

Ce document présente une synthèse des principales techniques de mesure et de contrôle des débits en rivière. Les avancées technologiques majeures ont eu lieu au cours des vingt dernières années avec le développement des techniques ultrasonores, radar et vidéo. Il sera montré les limites d'utilisation de ces équipements et/ou les précautions que l'utilisateur doit mettre en œuvre.

Il sera rappelé le contexte et les difficultés des mesures de débit en rivière qui sont très différentes des mesures de débit en laboratoire. En effet, les mesures sur site sont dépendantes des apports naturels ou de manœuvres d'ouvrages industriels ainsi que de l'évolution morphologique de la rivière, notamment approfondissement du lit ou atterrissement suite aux crues. Les essais en laboratoire sont plus facilement programmables aussi bien en termes de nombre d'essais de mesure, de gamme de débit à tester ou bien de la forme des sections d'écoulement à représenter. Quelques-unes de ces techniques de mesure seront illustrées au travers de l'expérience CNR pour sa concession ou via le partage avec d'autres organismes. Le panel des méthodes peut se répartir selon les axes suivants : jaugeage selon méthode volumique (pesée, dilution) ou discrétisation du champ de vitesse (exploration du champ des vitesses avec courantomètre ou profileur) et loi de transfert (loi hauteur débit seuil, rivière ou ouvrage hydraulique, index vitesse avec ultrason immergé ou radar Doppler, LSPIV).

Toutes ces méthodes présentent des avantages et des inconvénients. Il convient pour chacune d'elles, surtout pour les technologies innovantes, de les tester et les comparer avec des méthodes éprouvées. La validation interviendra souvent après une période d'observation. Après cette phase d'ajustement, ces équipements fourniront des données avec une fiabilité contrôlée. En effet, il faut souvent du temps pour explorer la gamme d'utilisation complète d'un équipement in-situ et pouvoir détecter ses limites ou le valider.

Dans le domaine de l'hydrométrie, l'amélioration de ces processus de mesure passe souvent, pour ne pas dire toujours, par le partage de l'expérience entre différents organismes. En effet, les enjeux et la typologie des rivières sont tellement différents qu'il est souhaitable de mutualiser les connaissances pour progresser efficacement.

Abstract

This paper summarizes the main techniques for measuring and controlling river flows. Most of technological advances have been made in the course of the last twenty years with the development of ultrasound, radar and video technical. The limits of use of these equipments and / or precautions that the user must implement will be highlighted.

It will be reminded the context and challenges of river flow measurements that are very different in the laboratory. Indeed, in situ measurements are dependent on natural inputs or hydraulic structures operations as well as the morphological evolution of the river, including deepening of the bed or further aggradation following the floods. It's easier to plan laboratory tests in terms of repetition tests of measuring range or the shape of the flow sections to represent. Some of these measurement techniques will be illustrated by CNR experience for its concession or through experience shared with other agencies. The range of methods can be divided in the following areas : gauging method according to volume (weighing, dilution) or discretization the field velocity (exploration of the velocity field with current meter or profiler) and transfer law (rating curve for weir in river or hydraulic structure, index velocity with its ultrasound sensors immersed or non intrusive sensors like radar and LSPIV).

All these methods have advantages and disadvantages. It is suitable for each of them, especially for innovative technologies to test and compare them with proven methods. Most of the time, validation will occur after a period of observation. After this adjustment phase, the equipment will provide data which reliability has been controlled. In fact, it often takes time to be able to scan the full range of use of equipment in situ and to detect its limitations of uses in order to validate them.

In the field of hydrometry, improving the measurement process goes often, if not always, through the sharing of experience between different organizations. Indeed, the issues and the types of rivers are so different that it is desirable to gather the knowledge to move forward efficiently.