Débitmètres à écoulement libre

Bonne référence : Environnement Canada à http://www.ec.gc.ca/nopp/docs/rpt/2MM4/fr/appa.cfm

Utilisation

Mesure de débit dans des canaux ouverts, des rivières, ...

Techniques:DéversoirsCanaux jaugeursMéthode “vitesse-section”...

Les déversoirs

Déversoirs

Barrages perpendiculaires à l’écoulement du liquide.

Le trop plein s’écoule par un déversoir.

En amont, augmentation du niveau par rapport à l’aval.

La mesure de ce niveau permet de déduire le débit.

Déversoirs

Éléments primaires de mesure:L = largeur du canal en amont;l = largeur du seuil déversant (crête);H = niveau maximal du liquide;h = dénivellation du liquide;P = pelle ou profondeur du déversoirX = distance entre l’extrémité de la

crête et la paroi latérale.

Déversoirs

Formes possibles:Rectangulaire (barrage total)Rectangulaire à contraction latéraleTrapézoïdal ou de CippolettiTriangulaire ou à gorgeLinéaire (ou proportionnel)

Déversoir rectangulaire

Déversoir rectangulaire à deux contractions

Déversoir rectangulaire:- calcul du débit

Système métrique:

n=0 barrage total, n=1 ou 2 à contractionh, l en mètres, Q en m3/s

Q l n h h 183 013

2. .

Déversoir rectangulaire:- calcul du débit

Système impérial:

n=0 barrage total, n=1 ou 2 à contractionh, l en pieds; Q en pi3/s

Q l n h h 3 33 013

2. .

Déversoir trapézoïdal ou de Cipolletti

Déversoir trapézoïdal:- calcul du débit

Système métrique:

h, l en mètres, Q en m3/s

Q l h 1863

2.

Déversoir trapézoïdal:- calcul du débit

Système impérial:

h, l en pieds; Q en pi3/s

Q l h 3 3673

2.

Déversoir triangulaire

Déversoir triangulaire:- calcul du débit

Système métrique:

h, l en mètres; g = 9.81 m/s2; 35°<<120°Q en m3/s

Q h g h 815

220 6 2. tan

Déversoir triangulaire:- calcul du débit

Système impérial:

h en pieds; Q en pi3/s

Q h Q h

h h

0 497 1035

1443 2 48

52

52

52

52

. .

. .

si = 22.5 si = 45

si = 60 si = 90

Déversoir linéaire ou proportionnel

Déversoir linéaire:- calcul du débit

Système métrique:

a, h, l en mètres; Q en m3/s

Q l a h aa 2 65 0 5 1 0 1 58. . .

Déversoir linéaire:- calcul du débit

Système impérial:

h en pi.; m largeur de la lame à 1 pi.; Q en pi3/s

Q m h 7 57.

Montage d’un déversoir

Dimensionner pour que la vitesse d’approche du liquide soit de 0.2 à 0.5 m/s.

L’espace Z doit être rempli d’air atmosphérique.

Le niveau en aval doit être inférieur d’au moins 6 à 8 cm.

Montage d’un déversoir

La profondeur P de la pelle doit être supérieure à 3H. (Varie de 20 cm à 3m).

La surlargeur latérale X ainsi que la largueur de la crête doit être supérieure à 3H.

Montage d’un déversoir

Le point de mesure du niveau doit être situé à au moins 4H en amont du déversoir, ou supérieure à 2(P+H). Le canal amont doit être droit sans turbulences sur une distance d’au moins 20H.

Boîte à déversoir

Bilan

Mesure de débits:déversoirs rectangulaires:

de 10 m3/h à 20000 m3/h; h peut atteindre 1.5 m.

déversoirs triangulaires:de 0.3 l/s à 1000 m3/s; h peut atteindre 0.5 m.

Mesure très précise.Rangeabilité: de 75:1 (rectangulaires) à

200:1 (triangulaires).Problèmes si solides en suspension.

Les canaux jaugeurs

Les canaux jaugeurs

Ressemblent à des débitmètres Venturi.

2 types:canaux jaugeurs Parshall.canaux jaugeurs Palmer-Bowlus.

Canaux jaugeurs Parshall

Mesure du niveau en ha si écoulement libre.

Si submergé, mesurer aussi hb (submergé si hb=60% de ha).

Formule empirique

c : coefficient variant de 3.97 à 4.12 selon la largeur;

w : largeur du col (m. ou pi.) [<2.4 m];Q : débit volumique en (m3/s ou pi3/s);ha : niveau du liquide au dessus du fond.

Q c w haw 1 52 0 026. .

Canaux jaugeurs Parshall

La mesure de niveau à lieu à2A/3 si w < 25 cm;2/3 (w/2+4) si w 25 cm.

Éviter une vitesse d’approche supérieure à 0.3 m/s.

Bilan

Mesure de débits de 1 m3/h à 200000 m3/h;

Largueur du col (w) de 2 cm à 10 m;Autonettoyant (pas de problèmes avec

les matières en suspension).Perte de charge 30% plus faible que les

déversoirs.Rangeabilité de 40:1 ou plus.

Canaux jaugeurs Palmer-Bowlus

La variation du niveau H dépend du débit.Les fournisseurs donnent des tables de

correspondance, car c’est très non-linéaire.

Bilan

Utilisé pour mesurer le débit des eaux usées et des égouts.

Il sont autonettoyants et aussi précis que les canaux Parshall.