MINISTRE DU DVELOPPEMENT INDUSTRIEL ET SCIENTIFIQUE

BUREAU DE RECHERCHES GOLOGIQUES ET MINIRES

SERVICE GOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45018 Orlans Cedex - Tl.: (38) 66.06.60

STATIONS DE JAUGEAGE EN HAUTE ALTITUDE

PRINCIPES ET MTHODES DE RALISATION

par

H. GALLE-CAVALLONI et R. FARAND

Dpartement gologie de l'amnagementB.P. 6009 - 45018 Orlans Cedex - Tl.: (38) 66.06.60

73 SGN 151 AME Mars 1973

R E S U M E

La dfinition des ressources en eau en zone montagneuse rend

ncessaire la possibilit de jauger des cours d'eau sous des conditions

climatiques particulires.

Le prsent rapport expose les problmes spcifiques ces rali-

sations et dcrit un type d'amnagement protg et automatis, rpondant

ces conditions.

Cette tude, essentiellement documentaire, a t ralise par

le service Mtrologie du Dpartement Gologie de l'Amnagement dans le

cadre de ses travaux mthodologiques.

S O M M A I R E

Pages

1 - INTRODUCTION 1

2 - PRINCIPE ET CARACTERISTIQUES DE LA STATION 1

3 - DESCRIPTION DE LA STATION 2

3.1. Le dversoir 2

3.1.1. -Dversoir triangulaire en mince paroi 2

3.1.2. - Dversoir rectangulaire en mince -paroi 4

3.1.3. - Dversoir seuil pais profil triangulaire . 5

3.1.4. - Abri du dversoir 7

3.2. - L'appareil de mesure enregistreur 9

3.2.1. -Principe de fonctionnement 10

3.2.2. - Description 10

3.2.2.1. - L'appareil comprend 10

3.2.2.2. - L'alimentation au gaz 12

3.2.2.3. - La prise de pression 12

3. 2.3. - L 'abri 12

3.3. - Le systme de chauffage 12

3.4. ~ Modle type de station 14

3.4.1. - Caractristiques du dversoir 14

3.4. 2. - Caractristiques de l'abri 14

3.4.3. Caractristique de l'appareil de mesure enre-

gistreur 14

3.4.4. - Caractristiques du systme de chauffage 15

3.4.5. Devis estimatif 15

4 - REALISATIONS EXISTANTES 19

5 - CONCLUSION 19

BIBLIOGRAPHIE

TABLE DES ILLUSTRATIONS

Figure 1 - DEVERSOIRS EN MINCE PAROI11 2 - GABARIT D'UN SEUIL JAUGEUR DE 480 m/m11 3 - ABRI DE LA STATION

" 4 - LIMNIGRAPHE PNEUMATIQUE11 5 - SYSTEME DE CHAUFFAGE11 6 - PLAN D'ENSEMBLE DE LA STATION11 7 - PLAN TYPE, STATION DE JAUGEAGE PAR SEUIL JAUGEUR.

A N N E X E S

J - DEBIT D'EAU DANS LES DEVERSOIRS TRIANGULAIRES

EN MINCE PAROI A ECHANCRURE DU TYPE 90

DEVERSOIR TRIANGULAIRE EN MINCE PAROI

Courbe des dbits Echancrure du type 90

2 - DEBIT DE L'EAU DANS LES DEVERSOIRS SANS

CONTRACTION LATERALE EN MINCE PAROI

DEVERSOIR RECTANGULAIRE EN MINCE PAROI

Courbe des dbits (largeur du canal 1000 mm, hauteur de pelle 300 mm)

3 - DEBIT DE L'EAU DANS LES DEVERSOIRS PAR SEUIL JAUGEUR

Largeur du canal 1000 mm, hauteur de pelle 480 mm

SEUIL JAUGEUR - Courbe des dbits

Largeur du canal 1000 mm, hauteur de pelle 480 mm

4 - BORDEREAU DES PRIX UNITAIRES

TRAVAUX PUBLICS - GENIE CIVIL (tarif janv. 1973)

5 - DEVIS ESTIMATIF D'UNE STATION TYPE.

1 - INTRODUCTION

Avec l'urbanisation croissante des zones de montagne, la dtermi-

nation des ressources en eau des rgions de haute altitude devient une

ncessit. Une premire approche du problme consiste mesurer les dbits

d'tiage des cours d'eau, une priode o les conditions climatiques

rendent ces mesures particulirement difficiles.

Des stations de jaugeage en haute altitude ont dj t ralises

aux U.S.A. . Le prsent rapport expose les principes et les modes de ralisa-

tions de telles stations ; il s'appuie pour l'essentiel sur l'exemple amri-

cain, et prsente les modifications prvues dans le cas d'application en

France.

Ce travail a t effectu par le service "Mtrologie" du dpartement

Amnagement du Territoire dans le cadre de ses travaux mthodologiques.

2 - PRINCIPE ET CARACTERISTIQUES DE LA STATION

Le principe gnral de la mesure reste la recherche de la relation

"hauteur dbit" au point slectionn du cours d'eau, mais les conditions

climatiques particulires de la montagne tempratures gnralement inf-

rieures 0C, prsence de neige et de glace, mauvaise accessibilit -

imposent les caractristiques du matriel :

- rsistance au froid,

- protection contre la neige,

- mesure automatique et enregistre,

- autonomie de fonctionnement de l'ordre de 6 mois.

Le choix du site de mesure doit aussi faire l'objet d'une tude

minutieuse tenant compte d'abord de l'accessibilit ; l'amnagement de pistes

ou l'emploi de moyens de transport exceptionnels tels que tracteurs chenilles

ou hlicoptres seront parfois ncessaires. On vitera aussi videmment les

zones avalancheuses. On devra tenir compte enfin de la ncessit d'un replat

de terrain pour difier l'abri.

*Selected Techniques in Water Ressources Investigations, 1965.

La ncessit de contrler la relation hauteur-dbit fera choisir

de prfrence un site en amont d'une retenue ; on tracera la courbe classique

de tarage par une srie de jaugeages. Si une telle retenue n'existe pas, on

prvoira la construction d'une retenue artificielle avec seuil jaugeur ou

dversoir.

3 - DESCRIPTION DE LA STATION

La station se compose :

- d'un dversoir protg par un abri,

- d'un appareil de mesure et d'enregistrement des

niveaux (limnigraphe pneumatique protg lui aussi par un abri qui, gnra-

lement sera le mme que le prcdent),

- d'un systme de chauffage,

qui seront dcrits successivement.

3.1. - Le dversoir

Plusieurs lments interviennent dans le choix du dversoir.

La forme et la dimension dpendent principalement de : la plage des dbits

mesurer avec prcision, de l'tat et de la qualit de l'eau (matriaux

en suspension, eaux agressives), du profil et de la nature du lit, du

rhaussement admissible en amont et des conditions d'coulement.

Pour tenir compte des conditions dcrites ci-dessus, trois types

de dversoirs peuvent tre retenus :

- le dversoir triangulaire en mince paroi,

- le dversoir rectangulaire en mince paroi,

- le dversoir seuil pais profil triangulaire.

3.1.1. - Dversoir triangulaire en mince paroi (figure 1)

L'chancrure retenue est du type 90. Ce modle permet d'augmenter

la prcision pour des mesures de faible dbit ; il provoque une rserve

d'eau plus profonde dans le canal d'amene et surlve l'ventuel revtement

de glace en amont du dversoir. Ce dispositif mont sur glissire offre

l'avantage d'tre amovible pendant les priodes de hautes eaux.

Dtparttmtnt gologit dt l'amnagtmtnt

Strvict mtrologie figure 1DEVERSOIRS EN MINCE PAROI

B ISOTAGECRTE

Dattts d* sctlltm tnt

JQ5_

GUSSIER

REHBOCK

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1000

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s.

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J25_ 300 **-* 300

1100

3A.

Formule de calcul du dbit

La formule de calcul de dbit pour un dversoir en mince paroi est

celle de KINDSVATER-SHEN :*

Q = Ce 15 fW tg f he 5/2

o

Q est le volume de dbit en mtres cubes par seconde,

Ce est le coefficient de dbit,

g est l'acclration due la pesanteur

a est l'angle form par les parois de l'chancrure en degrs

he est la hauteur de lame fictive en mtres.

Le coefficient de dbit, Ce, est fonction de trois variables :

Ce = f (| , f , a)

o

h est la hauteur de lame mesure en mtres,

B est la largeur du canal damene amont,

p est la hauteur de pelle en mtres

Voir en annexe 1 i la courbe et le barme du dbit de l'eau dans

les dversoirs triangulaires en mince paroi chancrure du type 90.

3.1.2. - Dversoir rectangulaire en mince paroi- (figure 1)

Avec ou sans contraction latrale, il sera utilis pour des dbits

de moyenne importance. Comme le dversoir triangulaire, il sera amovible.

Pour ce dispositif, des dispositions doivent tre prises pour

arer la lame dversante afin d'tre sr que la pression soit bien la

pression atmosphrique au-dessus et au-dessous de la lame dversante ainsi

que sur les cts, dans le cas de contraction latrale. Le niveau d'eau aval

doit tre suffisamment bas pour ne gner ni l'aration, ni l'coulement

libre de la nappe.

adapt par l'association franaise de normalisation (AFNOR) .

- 5 -

Formule de calcul du dbit pour dversoir avec ou sans contraction

latrale

La formule de calcul de dhit pour un dversoir rectangulaire

en mince paroi est celle de KINDSVATER-SHEN :

Q = Ce / 2g be he

3/2

ou

Q est le volume de dbit en mtres cubes par seconde,

Ce est le coefficient de dbit,

g est l'acclration due la pesanteur,

be est la largeur fictive de 1'chancrure en mtres,

he est la hauteur de lame fictive en mtres.

Le coefficient de dbit, Ce, est fonction de deux variables :

C* - 4 |>o

b est la largeur mesure de 1'chancrure,

h est la hauteur de lame,

B est la largeur du canal amont,

p est la hauteur de pelle.

Voir en annexe 2 : la courbe et le barme du dbit de l'eau dans

les dversoirs rectangulaires en mince paroi pour une largeur de 1 mtre et

une hauteur de pelle de 0,30 m.

3.1,3. - Dversoir seuil pais profil triangulaire (figure 2)

Du type contraction verticale, ce dispositif est appel plus

communment "seuil jaugeur ressaut".

Il sera utilis pour des dbits importants ; son coefficient de

dbit est plus lev que celui des dversoirs en mince paroi. Solide et peu

altrable, il offre un passag