Figure 1. Un ruisseau de montagne qui coule.Le débit est le volume total d'un fluide qui s'écoule au-delà d'un point fixe dans une rivière ou un ruisseau au fil du temps. Elle est comparable à la vitesse à laquelle un volume de fluide se déplace, comme le montre la figure 1. Les débits volumétriques peuvent être mesurés dans diverses unités volume/temps telles que :
- Litres par seconde (L/s)
- Pieds cubes par seconde (ft³/s)
- Gallons par minute (gal/min)
- Mètres cubes par seconde (m³/s)
Des outils ménagers ou des compteurs spécialisés peuvent être utilisés pour déterminer les débits des canalisations, des systèmes d’égouts et des appareils électroménagers. Les gens utilisent les données de débit pour les systèmes microhydroélectriques , les systèmes de traitement des eaux usées , le captage des eaux de pluie , l'audit de l'eau , les taux de sédimentation, les statistiques des nappes phréatiques et d'autres informations relatives à l'eau . Pour connaître le débit de plans d'eau plus importants, tels que les grands fleuves ou derrière des barrages, des compteurs sont utilisés. [1]
Cette page décrit des méthodes simples pour déterminer le débit des petits ruisseaux et rivières, ainsi que d'autres outils pouvant être utilisés à cette fin.
Contenu
Méthode 1 : méthode du seau
Figure 2. Recherche du débit à l'aide d'un seau.La méthode Bucket est un moyen simple de mesurer le débit à l’aide d’articles ménagers. Cela nécessite un chronomètre, un grand seau et de préférence deux à trois personnes. Pour mesurer le débit à l’aide de la méthode du seau :
- Mesurez le volume du seau ou du récipient. Gardez à l’esprit qu’un seau typique de 5 gallons fait souvent moins de 5 gallons.
- Trouvez un endroit le long du ruisseau qui a une cascade. Si aucune cascade n’est trouvée, une cascade peut être construite à l’aide d’un déversoir (voir Figure 4).
- Avec un chronomètre, chronométrez le temps qu'il faut à la cascade pour remplir le seau d'eau. Démarrez le chronomètre simultanément au début du remplissage du seau et arrêtez le chronomètre lorsque le seau se remplit. Le seau ne doit pas être rempli en le maintenant sous la surface du ruisseau, car ce n'est pas le véritable débit.
- Enregistrez le temps nécessaire pour remplir le seau.
- Répétez les étapes deux et trois environ six ou sept fois et faites la moyenne. C'est une bonne idée de faire quelques essais avant d'enregistrer des données afin d'avoir une idée du timing et des mesures requises.
- N'éliminez les données que si des problèmes majeurs surviennent, tels que des débris du cours d'eau interférant avec le débit.
- Le débit est le volume du seau divisé par le temps moyen nécessaire pour remplir le seau. [2]
| Numéro d'essai | Temps (secondes) | Volume du seau (gallons) |
|---|---|---|
| 1 | 13.2 | 5 |
| 2 | 14 | 5 |
| 3 | 14.5 | 5 |
| 4 | 13 | 5 |
| 5 | 13.4 | 5 |
| 6 | 13.1 | 5 |
Voici un exemple utilisant les données trouvées pour le débit du Jolly Giant Creek sur les terrains de Cal Poly Humboldt : En utilisant ces données, le débit volumétrique (Q) est égal au volume du seau (V) divisé par le temps moyen ( t).
Q=dans/t{ displaystyle Q = v / t}
oùt=13.2s+14s+14.5s+13s+13.4s+13.1s6trjeunjes=13.5sC'estcÔnds{\displaystyle t={\frac {13,2s+14s+14,5s+13s+13,4s+13,1s}{6essais}}=13,5 secondes}
donct=13.5sC'estcÔnds{ displaystyle t = 13,5 secondes}
Q=DANSt=5gunjejeÔns13.5sC'estcÔnds=0,37gunjejeÔnssC'estcÔnd{\displaystyle Q={\frac {V}{t}}={\frac {5gallons}{13,5secondes}}=0,37{\frac {gallons}{seconde}}}
Le débit est donc de 0,37 gallons/seconde ou Q = 0,37 gal/sec * 60 sec/min = 22,2 gallons/minute.
Le débit (Q) est donc de 22,2 GPM .
Méthode 2 : méthode flottante
Figure 3. Détermination du débit à l'aide d'un flotteur et d'un mètre.La méthode du flotteur (également connue sous le nom de méthode transversale) est utilisée pour mesurer le débit des grands ruisseaux et rivières. On le trouve en multipliant la section transversale du cours d'eau par la vitesse de l'eau. Pour mesurer le débit à l’aide de la méthode float :
- Localisez un endroit dans le ruisseau qui servira de coupe transversale du ruisseau.
- À l'aide d'un mètre ou d'un autre moyen de mesure, mesurez la profondeur du cours d'eau à intervalles égaux sur toute la largeur du cours d'eau (voir Figure 3). Cette méthode est similaire au calcul manuel d'une somme de Riemann pour la largeur de la rivière.
- Une fois ces données collectées, multipliez chaque profondeur par l'intervalle dans lequel elle a été prise et additionnez tous les montants. Ce calcul correspond à l'aire d'une section transversale du ruisseau.
- Choisissez une longueur de cours d'eau, généralement plus longue que la largeur de la rivière, pour envoyer un objet flottant vers le bas (les oranges fonctionnent très bien). [3]
- À l’aide d’un chronomètre, mesurez le temps nécessaire au flotteur pour parcourir toute la longueur du cours d’eau à partir de l’étape 4.
- Répétez l'étape cinq 5 à 10 fois et déterminez le temps moyen nécessaire au flotteur pour parcourir le ruisseau. Jetez le flotteur dans l'eau à différentes distances du rivage afin d'obtenir une moyenne plus précise.
- Divisez la longueur du flux trouvée à l’étape 4 par le temps moyen à l’étape 6 pour déterminer la vitesse moyenne du flux.
- La vitesse trouvée à l'étape 7 doit être multipliée par un facteur de correction de frottement. Étant donné que le haut d'un cours d'eau s'écoule plus rapidement que le bas en raison du frottement contre le lit du cours d'eau, le facteur de correction du frottement égalise le débit. Pour les fonds accidentés ou rocheux, multipliez la vitesse par 0,85. Pour des conditions lisses, boueuses, sableuses ou rocheuses lisses, multipliez la vitesse par un facteur de correction de 0,9.
- La vitesse corrigée multipliée par la surface de la section transversale donne le débit en volume/temps. (Assurez-vous de conserver des unités cohérentes de longueur/distance lors de la mesure de la section transversale et de la vitesse, par exemple en mètres, en pieds)
Méthode 3 : Déversoirs
Les déversoirs sont de petits barrages qui peuvent être utilisés pour mesurer le débit de cours d’eau de petite à moyenne taille (quelques mètres ou plus). Ils permettent au trop-plein du ruisseau de se déverser par-dessus le déversoir, créant ainsi une cascade, comme le montre la figure 4. Les déversoirs augmentent le changement d'élévation, ce qui rend le débit plus cohérent, ce qui rend les mesures de débit plus précises. Cependant, il est très important que toute l’eau du cours d’eau soit dirigée vers le déversoir pour que celui-ci représente fidèlement le débit du cours d’eau. Il est également important d’empêcher les sédiments de s’accumuler derrière le déversoir. Les déversoirs à crête pointue fonctionnent mieux. Il existe de nombreux types de déversoirs, notamment les déversoirs à large crête, les déversoirs à crête pointue, les déversoirs combinés, les déversoirs à encoche en V et les déversoirs à perte d'énergie minimale.
Figure 4 : Un exemple de déversoir à encoche en V.Méthode 4 : mètres
Les compteurs sont des appareils qui mesurent le débit d'un cours d'eau en mesurant directement le courant. Il existe de nombreux types de compteurs, mais les plus courants sont le compteur pygmée, le compteur à vortex, la sonde de débit et le courantomètre, décrits ci-dessous :
![Compteur pygmée : une roue tourne grâce au débit d'eau et la vitesse de rotation indique la vitesse de l'eau. Il est principalement utilisé pour mesurer le débit.[4]](/w/images/thumb/d/da/PygmyMeter.jpg/120px-PygmyMeter.jpg)
Compteur pygmée : une roue tourne grâce au débit d'eau et la vitesse de rotation indique la vitesse de l'eau. Il est principalement utilisé pour mesurer le débit. [4]
![Compteur vortex : la vitesse est proportionnelle à la fréquence en aval du flux vortex et est lue sur un affichage numérique. Il est utilisé pour mesurer le débit dans les tuyaux.[5]](/w/images/thumb/9/9c/VORTEXmeter.JPG/120px-VORTEXmeter.JPG)
Vortexmètre : la vitesse est proportionnelle à la fréquence aval du flux vortex et est lue sur un affichage numérique. Il est utilisé pour mesurer le débit dans les canalisations. [5]
![Sonde de débit : le débit fait tourner une hélice qui envoie les données de vitesse de l'eau à un affichage numérique en pieds/s ou m/s[6]](/w/images/thumb/5/56/FlowProbe.JPG/120px-FlowProbe.JPG)
Sonde de débit : le débit fait tourner une hélice qui envoie les données de vitesse de l'eau à un affichage numérique en pieds/s ou m/s [6]
![Courantomètre : des impulsions électroniques déterminent la vitesse de l'eau. Peut être utilisé dans de grandes étendues d'eau comme les océans pour mesurer le courant.[7]](/w/images/thumb/6/6d/CurrentMeter.jpg/120px-CurrentMeter.jpg)
Courantomètre : des impulsions électroniques déterminent la vitesse de l'eau. Peut être utilisé dans de grandes étendues d’eau comme les océans pour mesurer le courant. [7]
![Compteur pygmée : une roue tourne grâce au débit d'eau et la vitesse de rotation indique la vitesse de l'eau. Il est principalement utilisé pour mesurer le débit.[4]](/File:PygmyMeter.jpg)
![Compteur vortex : la vitesse est proportionnelle à la fréquence en aval du flux vortex et est lue sur un affichage numérique. Il est utilisé pour mesurer le débit dans les tuyaux.[5]](/File:VORTEXmeter.JPG)
![Sonde de débit : le débit fait tourner une hélice qui envoie les données de vitesse de l'eau à un affichage numérique en pieds/s ou m/s[6]](/File:FlowProbe.JPG)
![Courantomètre : des impulsions électroniques déterminent la vitesse de l'eau. Peut être utilisé dans de grandes étendues d'eau comme les océans pour mesurer le courant.[7]](/File:CurrentMeter.jpg)
Lectures complémentaires
To Catch the Rain est le premier livre créé à partir de ce contenu Appropedia très exclusif sur l'eau de pluie. Merci d'avoir rendu cela possible ! Obtenez-le numériquement ici ou en livre de poche sur Amazon .Les références
- ^ Ingénieurs Edge. (2000). Débit volumétrique du fluide - Débit du fluide. Extrait le 28 octobre 2009 du site Web Engineer's Edge : http://www.engineersedge.com
- ^ Trimble, WL (septembre 1994). Estimation du débit d'eau. Extrait le 29 octobre 2009 du site Web de l'Oregon State University : http://web.archive.org/web/20091122100921/http://extension.oregonstate.edu:80/catalog/pdf/ec/ec1369.pdf
- ↑ Wikipédia. (2009, octobre). Flux de flux. Extrait le 28 octobre 2009 du site Web Wikipédia : http://en.wikipedia.org/wiki/Streamflow
- ^ Geo-Scientific Ltd. (2001). Débitmètres et courantomètres. Extrait le 7 novembre 2009 du site Web de Geo-Scientific Ltd. : http://www.geoscientific.com/flowcurrent/index.html
- ^ Société d'édition Cahner. (1984, 21 novembre). Débitmètres de liquide. Extrait le 28 octobre 2009 du site Web d'Omega Engineering : http://web.archive.org/web/20170909023441/http://www.omega.com:80/techref/flowcontrol.html
- ^ Geo Scientific Ltd. (2001). Sonde de flux global. Extrait le 7 novembre 2009 du site Web de Geo Scientific Ltd. : http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Flow_Probe.html
- ^ Geo Scientific Ltd. (2001). Compteur de courant Swoffer. Extrait le 4 novembre 2009 du site Web de Geo Scientific Ltd. : http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Swoffer2100_CurrentMeter.html
