Le débit en canal ouvert se mesure par la méthode vitesse-section : on relève la section transversale, on lit la vitesse à une série de verticales, puis on multiplie vitesse, profondeur et largeur et on additionne. Un courantomètre portatif comme le Swoffer 2100 ou 3000 fournit la vitesse, et c'est l'outil qui convient aux cours d'eau, fossés et canaux de rejet où l'on peut marcher ou atteindre l'eau.
Que mesure réellement un débitmètre à canal ouvert?
Il mesure la vitesse de l'eau, sa profondeur, ou les deux, et le débit en découle par calcul. Les résultats de recherche pour cette expression sont dominés par des systèmes installés : capteurs de niveau à ultrasons au-dessus d'un canal Parshall ou d'un déversoir, sondes vitesse-surface submergées dans les égouts. Un courantomètre portatif est un autre outil pour un autre besoin : une mesure ponctuelle du débit que l'on transporte jusqu'au canal.
Le document Techniques and Methods 3-A8 de l'U.S. Geological Survey (en anglais) est la référence de la méthode manuelle. Il rappelle que les courantomètres fournissent traditionnellement la majorité des mesures de débit, et que les déversoirs portatifs, canaux jaugeurs, flotteurs, bacs volumétriques et traceurs couvrent les débits trop faibles ou trop difficiles pour un moulinet. Au Canada, le réseau hydrométrique national exploité par les Relevés hydrologiques du Canada (page en anglais) compte plus de 2 800 stations actives et publie des données que de nombreux consultants utilisent pour valider une lecture ponctuelle.
Comment fonctionne la méthode vitesse-section?
On divise la largeur du canal en sections partielles, on mesure la profondeur et la vitesse à chaque verticale et on additionne les débits partiels. Le débit d'une section est la vitesse multipliée par la profondeur et par la largeur de la section; le débit total est la somme.
Combien de verticales, et où?
Les directives de l'USGS prévoient environ 25 à 30 sections partielles, espacées pour qu'aucune ne porte plus de 10 pour cent du débit total, avec environ 5 pour cent comme idéal. Les sections doivent être plus étroites là où la profondeur et la vitesse sont plus grandes; des largeurs égales ne sont pas recommandées sauf si l'écoulement est réparti uniformément. Tendez le ruban perpendiculairement à l'écoulement.
À quelle profondeur lit-on la vitesse?
L'USGS décrit deux méthodes ponctuelles courantes. La méthode à deux points fait la moyenne des lectures à 0,2 et 0,8 de la profondeur et est privilégiée quand la profondeur le permet. La méthode à 0,6 de la profondeur utilise une seule lecture à 0,6 de la profondeur sous la surface comme vitesse moyenne de la verticale, en eau peu profonde ou lorsque les conditions empêchent les deux points. Selon le tableau 6 de l'USGS, un moulinet Price AA utilise 0,6 de la profondeur entre 1,5 et 2,5 pi et deux points à partir de 2,5 pi, tandis qu'un moulinet pygmée utilise 0,6 de la profondeur entre 0,3 et 1,5 pi. Gardez le capteur à distance de la surface et du lit; pour un Price AA, l'USGS indique au moins 0,5 pi de chaque côté. Vérifiez le dégagement de votre propre capteur dans son manuel.
Un exemple chiffré (le nôtre, arithmétique seulement)
| Verticale | Profondeur (m) | Vitesse (m/s) | Largeur de section (m) | Débit partiel (m³/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,20 | 0,15 | 1,0 | 0,030 |
| 2 | 0,35 | 0,40 | 1,0 | 0,140 |
| 3 | 0,50 | 0,65 | 1,0 | 0,325 |
| 4 | 0,55 | 0,70 | 1,0 | 0,385 |
| 5 | 0,40 | 0,45 | 1,0 | 0,180 |
| 6 | 0,25 | 0,20 | 1,0 | 0,050 |
Les six débits partiels totalisent 1,11 m³/s. Ce tableau est inventé pour illustrer le calcul, et il montre aussi le piège : la verticale 4 porte environ 35 pour cent du total, bien au-delà du plafond de 10 pour cent. Une vraie mesure exige beaucoup plus de sections, plus étroites, au centre rapide du canal.
Quel Swoffer choisir : le 2100 ou le 3000?
Choisissez le 2100 pour des lectures ponctuelles consignées à la main, et le 3000 si vous voulez que l'appareil mémorise les stations et calcule le débit. Les deux associent un indicateur portatif à un capteur du même type, et ERE présente les séries Swoffer 2100 et 3000 dans une même fiche avec plusieurs configurations de tiges et de perches de gué. Consultez la fiche des Swoffer Model 2100 et 3000 pour les numéros de pièce.
| Caractéristique | Modèle 2100 | Modèle 3000 |
|---|---|---|
| Plage de vitesse | 0,1 à 25 pi/s (0,03 à 7,5 m/s) | 0,1 à 25 pi/s (0,03 à 7,5 m/s) |
| Précision | Meilleure que 1 pour cent | Meilleure que 1 pour cent |
| Capteur | Hélice à fibre optique de 2 po | Hélice à fibre optique de 2 po |
| Commandes | Cadran, trois temps de rafraîchissement préréglés (90 s maximum) | Clavier, intervalle d'échantillonnage de 1 à 999 s |
| Données | Lecture et consignation manuelles | Enregistre profondeur, largeur, vitesse, angle d'écoulement, heure et date; 1 000 stations dans jusqu'à 100 sections |
| Alimentation | Pile de 9 V | Quatre piles AA |
Le 3000 est aussi conçu pour fonctionner avec des moulinets Price AA et pygmée, avec ou sans capteurs optiques, ce qui compte si votre protocole en impose un. Le choix de la tige dépend de l'accès à l'eau : tiges télescopiques de 2,5 pi à 19,5 pi, perches de gué à jeu supérieur, ou trousse qui s'adapte à votre propre perche USGS. Parcourez la collection de débitmètres.
Quand un courantomètre portatif est-il le mauvais outil?
C'est le mauvais outil pour une surveillance continue et pour les conduites pleines. Une personne doit être présente au canal à chaque lecture, la profondeur doit permettre de marcher dans l'eau ou d'atteindre l'eau avec une perche, et les débris importants, la glace ou une vitesse très faible rendent les lectures ponctuelles peu fiables. Pour une surveillance permanente, envisagez des systèmes basés sur le niveau au-dessus d'un canal jaugeur ou d'un déversoir; ERE n'en offre pas. Pour de très faibles débits, l'USGS renvoie plutôt aux méthodes volumétriques, au canal jaugeur portatif ou à la plaque déversoir.
Associez la vitesse aux données de niveau. Nos guides sur les sondes de niveau d'eau et les appareils de mesure de la qualité de l'eau couvrent les autres mesures habituellement prises lors de la même visite, et notre guide des services de calibration explique à quelle fréquence vérifier les instruments de terrain. Le 2100 comprend une vérification d'auto-étalonnage utilisable sur le terrain.
Besoin d'un instrument de mesure du débit en canal ouvert?
ERE Inc. fournit de l'équipement de terrain environnemental aux consultants canadiens depuis plus de 30 ans. Indiquez-nous la largeur, la profondeur et la plage de vitesse du canal et nous confirmerons la bonne configuration Swoffer.
→ Demander une soumission | 1-888-287-EREC | Voir les débitmètres | sales@ereinc.com
Foire aux questions
Quelle est la différence entre un courantomètre et un débitmètre à canal ouvert?
Un courantomètre mesure la vitesse ponctuelle et le débit se calcule à partir d'une section transversale relevée. Un débitmètre à canal ouvert installé mesure en général le niveau (parfois la vitesse) en continu et calcule le débit lui-même, souvent sur un canal jaugeur ou un déversoir.
Un Swoffer 2100 ou 3000 peut-il mesurer le débit dans une conduite?
Non. Les Swoffer 2100 et 3000 sont des courantomètres pour cours d'eau libres, canaux et fossés. Les conduites pleines exigent une autre catégorie de débitmètre.
Combien de verticales faut-il pour mesurer le débit d'un cours d'eau?
Les directives de l'USGS prévoient environ 25 à 30 sections partielles, espacées pour qu'aucune ne porte plus de 10 pour cent du débit total. Moins de sections peut suffire dans un canal lisse à profil de vitesse uniforme.
ERE vend-elle des débitmètres à canal ouvert à ultrasons ou à vitesse-surface?
Non. ERE offre les courantomètres Swoffer 2100 et 3000. Pour une surveillance continue sur un canal jaugeur ou un déversoir, demandez une soumission et nous vous dirons franchement si nous pouvons trouver un instrument adapté.
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Read in English: Open channel flow meter: the velocity-area method with a Swoffer current meter