Procédés de mesure du débit

Les procédés les plus couramment utilisés pour déterminer le débit dans un canal ouvert sont les canaux jaugeurs et les déversoirs de mesure. Pour les deux procédés, il existe une dépendance fixe entre la profondeur de l’écoulement h et le débit Q.

Canaux jaugeurs

Les canaux Venturi de mesure sont des canaux de forme spéciale présentant un rétrécissement latéral défini, et un fond partiellement profi lé. Le rétrécissement retient le débit Q. La retenue assure la formation d’un écoulement sous-critique dans le canal. L’accélération et le changement d’écoulement de sous-critique à supercritique ont lieu dans le rétrécissement. Dans la section la plus étroite, on a un écoulement critique. Un ressaut se produit dans l’élargissement du canal Venturi. Le débit Q est calculé à partir de la profondeur de l’eau en amont hu.

Les canaux Venturi de GUNT ont un font plat.

Afin que la mesure dans le canal Venturi ne soit pas faussée, il faut avoir un écoulement dénoyé et la profondeur de l’eau en amont hu ne doit pas être infl uencée par l’eau en aval.

Les canaux Parshall sont des canaux Venturi ayant un fond profilé. Les rapports entre rétrécissement et élargissement sont définis. Les canaux Parshall sont disponibles dans le commerce accompagnés d’une courbe de débit (débit Q en fonction de la profondeur de l’eau en amont hu). Ils sont très répandus en Amérique du Nord.

A vue de haut du canal Venturi ou du canal Parshall, B vue latérale du canal Parshall; 1 section la plus étroite, 2 ressaut; hu profondeur de l’eau en amont, Q débit

Les canaux trapézoïdaux font également partie des canaux jaugeurs. La section d’écoulement est triangulaire ou trapézoïdale avec des parois lisses. Comparé aux canaux Parshall, ils présentent souvent une perte de hauteur de pression inférieure pour un débit identique et sont mieux adaptés aux faibles débits. Les canaux jaugeurs sont principalement utilisés dans les stations d’épuration, car ils sont bien adaptés aux eaux polluées. Leur maintenance ne pose aucun problème.

Canal trapézoïdal HM 162.63

Déversoirs de mesure

Les déversoirs de mesure sont habituellement des déversoirs à paroi mince. Leur conception est simple, ils prennent peu de place et sont faciles à assembler.

Les déversoirs de mesure sont utilisés pour déterminer le débit Q. Le débit est mesuré en enregistrant la hauteur ho avant le déversoir. Une distance minimale de 3ho est requise entre le point de mesure et le déversoir. Pour la conversion de la hauteur ho en débit Q, on utilise des formules d’approximation qui prennent en compte la géométrie du déversoir de mesure et le coefficient de débit selon Poleni.

Sur les déversoirs de mesure, on a toujours une nappe dénoyée.

Les déversoirs à paroi mince sont disponibles avec différentes géométries. On a par exemple le:

  • déversoir rectangulaire selon Rehbock Utilisation avec des débits relativement uniformes dépassant 50m3/h, mais précision limitée dans la partie inférieure de la plage de mesure. Le déversoir rectangulaire nécessite une aération.

  • déversoir triangulaire selon Thomson Utilisation avec des débits variables (0,75…240m3/h); bonne précision de mesure pour les faibles débits.

  • déversoir en trapèze selon Cipoletti Utilisation avec des débits relativement élevés supérieurs à 125m3/h.

Nappe dénoyée aérée au niveau du déversoir à paroi mince

vu vitesse dans l’eau en amont, ho hauteur, W hauteur du déversoir

Débordement de déversoirs de mesure typiques en vue latérale

déversoir rectangulaire sans contraction,

déversoir triangulaire selon Thomson

déversoir en trapèze selon Cipoletti