Débitmètres à écoulement libre

Utilisation Mesure de débit dans des canaux ouverts, des rivières, ... Techniques: Déversoirs Canaux jaugeurs Méthode “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 déversoir X = distance entre l’extrémité de la crête et la paroi latérale.

Déversoirs Formes possibles: Rectangulaire (barrage total) Rectangulaire à contraction latérale Trapézoïdal ou de Cippoletti Triangulaire ou à gorge Linéaire (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 contraction h, l en mètres, Q en m3/s

Déversoir rectangulaire: - calcul du débit Système impérial: n=0 barrage total, n=1 ou 2 à contraction h, l en pieds; Q en pi3/s

Déversoir trapézoïdal ou de Cipolletti

Déversoir trapézoïdal: - calcul du débit Système métrique: h, l en mètres, Q en m3/s

Déversoir trapézoïdal: - calcul du débit Système impérial: h, l en pieds; Q en pi3/s

Déversoir triangulaire

Déversoir triangulaire: - calcul du débit Système métrique: h, l en mètres; g = 9.81 m/s2; 35°<<120° Q en m3/s

Déversoir triangulaire: - calcul du débit Système impérial: h en pieds; Q en pi3/s

Déversoir linéaire ou proportionnel

Déversoir linéaire: - calcul du débit Système métrique: a, h, l en mètres; Q en m3/s

Déversoir linéaire: - calcul du débit Système impérial: h en pi.; m largeur de la lame à 1 pi.; Q en pi3/s

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: Mesure très précise. 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.

Canaux jaugeurs Parshall La mesure de niveau à lieu à 2A/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.