LA MESURE DES DEBITS

 Pour mesurer le débit d'un écoulement naturel (cours d'eau, canal, dérivation...), il existe quatre

grandes catégories de méthodes.

Les méthodes "volumétriques" (ou jaugeage capacitif) permettent de déterminer le débit

directement à partir du temps nécessaire pour remplir d'eau un récipient d'une contenance

déterminée. Compte tenu des aspects pratiques inhérents à la méthode de mesure (taille du

récipient nécessaire, incertitude sur la mesure du temps, aménagement spécifique éventuel),

cette méthode n'est généralement pratiquée que pour des débits très faibles, quelques l/s au

plus.

Les méthodes "d'exploration du champ de vitesse" consistent à déterminer la vitesse de

l'écoulement en différents points de la section, tout en mesurant la surface de la section

mouillée. Ces techniques nécessitent un matériel spécifique (moulinet, perche, saumon,

courantomètre...) et un personnel formé à son utilisation. Parmi les nombreuses méthodes

d'exploration du champ de vitesse, les jaugeages au moulinet et au flotteur sont présentés cidessous,

ainsi que le principe de fonctionnement des capteurs électromagnétiques.

Les méthodes "hydrauliques" tiennent compte des forces qui régissent l'écoulement

(pesanteur, inertie, viscosité...). Ces méthodes obéissent aux lois de l'hydraulique.

Les méthodes "physico-chimiques" prennent en compte les variations, lors de l'écoulement,

de certaines propriétés physiques du liquide (concentration en certains éléments dissous). Ces

méthodes consistent généralement à injecter dans le cours d'eau un corps en solution, et à

suivre l'évolution de sa concentration au cours du temps. Ce sont les méthodes dites «par

dilution» ou encore «chimique».

Toutes ces méthodes de mesures des débits nécessitent généralement un régime d'écoulement

en régime fluvial, sauf les jaugeages chimiques, qui sont appropriés en cas d'écoulement

torrentiel.

2.1 LE JAUGEAGE AU FLOTTEUR

Il s'agit dans cette méthode de mesurer uniquement des vitesses de surface, ou plus exactement

les vitesses dans la tranche superficielle de l'écoulement (les 20 premiers centimètres environ).

Les flotteurs peuvent être soit artificiels (bouteilles en plastiques) soit naturels (arbres, grosses

branches, etc.). Le déplacement horizontal d'un flotteur de surface durant un temps t permet de

déterminer la vitesse de l'écoulement de

surface. Plusieurs mesures de vitesse du

flotteur doivent être réalisées. La

moyenne de ces mesures est ensuite

multipliée par un coefficient approprié

pour obtenir la vitesse moyenne de

l'élément de section. En général, la vitesse

moyenne dans la section est de l'ordre de

0,4 à 0,9 fois la vitesse de surface.

Cette méthode donne de bonnes approximations du débit, parfois suffisantes pour les études

envisagées.

Figure 3 : Jaugeage au floteur

2.2 LE JAUGEAGE PAR EXPLORATION DU CHAMP DE VITESSE

Le jaugeage d'un cours d'eau consiste à mesurer la vitesse du courant. Cette vitesse varie

latéralement d'une berge à l'autre et verticalement de la surface de l'eau au fond du lit.

C'est pourquoi pour chercher la vitesse moyenne du courant, il faut faire plusieurs mesures en

différents points de la section mouillée.

2.2.1 Matériel de jaugeage

Le moulinet est un appareil de mesure de la vitesse d'un mouvement fluide. Il est composé d'une

hélice qui détecte la vitesse du courant et transmet les indications à un compteur (figure.4).

Les moulinets sont montés sur des perches pour jauger les basses eaux ; et sont montés sur des

saumons pour jauger les hautes eaux et les crues.

Figure

2.2.2 Dépouillement des jaugeages au moulinet et calcul des débits

2.2.2.1 Choix des positions des verticales de mesure :

Les verticales de mesure sont souvent choisies dans la largeur de la section mouillée de façon à

condenser davantage les mesures vers les berges ; pour cela on adopte une méthode qui consiste

à choisir tout d'abord le milieu de la section, puis les quarts, les huitièmes...etc. en direction des

berges.

Le nombre des verticales à choisir dépendra de la largeur de la section (5, 7, 9...verticales).

Par exemple, pour une section transversale de 18 m de largeur, il y aura une verticale de mesure à

9 m de la berge, puis à 4,5 et 13,5 m, ensuite à 2,25 et 15,75 m.

Remarque : Il arrive de choisir des verticales équitablement espacées ; dans ce cas, pour la section

de 18 m de largeur, les verticales seront à 3, 6, 9, 12 et 15 m de la première berge.

2.2.2.2 Profondeurs de mesure des vitesses du courant :

Selon la profondeur, on effectue généralement 3 à 5 mesures par verticale.

- Pour les jaugeages au micromoulinet (basses eaux), on commence à 3 cm au-dessus du fond, et

on terminera au moins à 3 cm sous la surface de l'eau.

Pour choisir n points de mesure, on applique la règle : (Pt – 6)/(n -1)

pt est la profondeur totale (ou hauteur d'eau)

Si la hauteur d'eau est de 40 cm et on veut effectuer 4 points de mesure par exemple :

40 - 6 = 34 et

34 / 3 = 11,3 qu'on peut arrondir à 11 ,

on choisira alors les points espacés de 11 cm, soit les hauteurs : 3, 14, 25 et 36 cm.

Pour choisir 5 points de mesure sur la verticale, on divise par 4 et on applique la même règle. On

aura les hauteurs 3, 11, 20, 28 et 37 cm.