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DIRECTION DE L'EQUIPEMEN" ARRONDISSEMENT DE L'INF'RASTRUCI'URE

73349

ETUDE HYDROLOGIQUE POUR -

L'AMENAGEMENT DE LA RIVIERE NYMPEIEA

RAPPORT D'INSTALLATION

G.I.E. ORSTOM EDF

,

7 4 994

DIRECTION DE L'EQUIPEMENT ARRONDISSEMENT DE L'JNFRASTRUcTI'URE

-

ETUDE HYDROLOGIQUE POUR

L'AMENAGEMENT DE LA RIVIERE NYMPJ3EA

I RAPPORT D'INSTALLATION I

HYDRO CONSULT International

G.LE. ORSTOM EDF

3

3

3

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b b

Dans le cadre des études d' aménagement hydraulique des petits cours d'eau situés entre les rivières PIAFAU et PUNARUU (Ouest-PAPEETE), et en l'ab- sence de mesures hydrologiques disponibles dans cette zone, l'Arrondissement Infra- structure a confié au G E ORSTOM EDF une étude hydrologique de la rivière " E A .

Cette note présente le dispositif d'observations et de mesures installé en Février 1993 et dont le suivi hydrologique a été assumé jusqu'en Mai 1994,

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I - CAMPAGNES D'OBSERVATIONS ET DE MESURES DANS LES SEC- TEURS URBANISES A L'OUEST DE PAPEETE

1.1 - La situation en 1992

Si les rivières des grands bassins de Tahiti sont relativement bien suivies par la Cellule Hydrologie du Groupement Etude et Gestion du Domaine public de la Direction de IEquipement depuis plusieurs dizaines d'années, un seul petit bassin en zone périurbaine (VAIAMI à Sainte AMELIE) a fait l'objet de mesures quasi-continues depuis 1988.

Les très faibles écoulements (entre 5 et 11%) relevés au cours de 4 cam- pagnes successives (de 1988 à 1991) ont conduit chaque année aux mêmes conclusions (caractère atypique du bassin) et aucune analyse du ruissellement n'a été de ce fait entreprise. Cette absence de résultats a amené les projeteurs à maintenir l'usage de la Méthode Superficielle pour l'évaluation des débits pluviaux des réseaux d'assainissement, sans qu'aucune comparaison ne puisse être établie.

1.2 - Le dispositif de contrôle retenu

Avec l'urbanisation du secteur à l'ouest de la PIAFAU (lotissements, Université) s'est posée la question de savoir : - si la Méthode de CAQUOT pouvait encore être appliquée pour le dimensionnement d'ouvrages hydrauliques d'une rivière comme la NYMPHEAI (bassin de 100 ha en aval de la RDO), - et par quel biais pouvaient être déterminés un ordre de grandeur des volumes ruisse- lés et des transports solides (amélioration des ouvrages de stockage ou de décantation).

Afín de disposer d'une série d'averses et de débits, permettant une ana- lyse des crues et l'évaluation indirecte d'un coefficient de ruissellement (ou d'imper- méabilisation) à rapprocher du taux d'urbanisation du bassin, le programme de tenain retenu a consisté en l'installation et au suivi au cours d'une année d'une station limni- graphique sur la NYMPHEA et de 2 postes pluviographiques sur son bassin.

Initialement prévue en aval de la RDO la station a été installée plus en amont, par suite de travaux au niveau de l'échangeur (rectification et canalisation de la "A).

IRivière parfois dénommée VAIRAI

II - LA NYMPHEA A LA STATION D'EPURATION

Située à moins d'une centaine de mètres en amont de la RDO, et directe- ment en amont du dalot de la route conduisant à la station d'épuration, la station lim- nimétrique contrôle un bassin de 0,75 Km2.

La centrale d'acquisition CHLOE B a été installée les 8 et 9 Mars 1993, en rive droite de la NYMPHEA Un élément d'échelle 0-1 m et le tuyau de protection de la sonde de pression SPI 3 ont été scellés à l'amont immédiat du radier et de l'ouvrage d'extrémité du dalot, afin que la sonde puisse enregistrer les plus faibles écoulements. Cette disposition demeurant insuffisante pour les débits de très basses-eaux - le radier n'étant pas rigoureusement plan - l'entrée de l'ouvrage a été légèrement surélevée (murette de 3 cm au maximum) en aval de l'échelle le 5 Avril 1993.

La recharge de la batterie du CHLOE est assurée par un panneau solaire de low installé dans l'enceinte clôturée de la station d'épuration, à 45 m de la cabine.

Pour faciliter les mesures de très basses-eaux par capacité, un petit con- vergent avec goulotte a été mis en place sur l'ouvrage d'extrémité aval du dalot, d'Avril à Juin 1993.

III - LES POSTES PLUVIOMETRIQUES DU BASSIN NYMPHEA

Afin d'estimer assez correctement les lames d'eau tombée sur le bassin NYMPHEA, deux pluviographes ont été installés le 4 Mars 1993 : - l'un en tête du bassin (altitude maximale 340 m) vers la cote 225 (P1 NYMPHEA), et en ligne de crête NYMPHEA-PIAFAU, - l'autre (P2 NYMPHEA) dans la station d'épuration, vers la cote 22, à proximité du limnigraphe.

Chaque pluviographe est équipé d'un pluviomètre à augets basculeurs Précis Mécanique (bague de 400 cm2, basculement à 0,5 mm) et d'une centrale d'ac- quisition OEDIPE. L'alimentation de chaque poste est assurée par batterie et panneau solaire.

i

NYMpHEA A JA STATION D'EPURATTON

Entrée du dalot et ouvrage d'extrémité amont avec échelle et tuyau de protection de la sonde

Dalot, ouvrage d'ex&h&C aval et bloc de basalte du Lit Pente longitudinale de l'ouvrage : 3,2% Pente moyenne du lit (sur 60 m) : 5;4%

LA WMPBEA A LA4 STATION D'EPUIUTION . .

Centrale d'acquisition CHLOE B

Echelle iimnimétrique, tube de protection de la sonde et rahiiie du CRLOE

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~~ ~ ~~ ~~

POSTES PLWOMETRIQUES EQUIPANT LE BASSIN NYMPHEA

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b

Pluviographe P1 NYMPEIEA - Altitude 225 m

Pluviographe P2 NYMPEEA - Altitude 22 m

ANNEXE

CaractCristiques générales des matériels ELSYDE mis en place

- Centrale d'acquisition CHLOE

- Sonde limnimétrique SPI3

- Centrale d'acquisition OEDIPE

1

SONDE LIMNIMETRIQUE

S P I III

(Copyright ELSYDE 1989 )

I - PRESENTATION

La sonde SPI III est un capteur limnim6trique intelligent destin6 la mesure des niveaux et temp6ratures des liquides de densite

constante.

I

La sonde SPI III est constitube d’une .jauge de pression A semi-conducteur et d’une carte Qlectronique integrees dans un boitier cylindrique immergeable.

La jauge piezo-rQsistive representant 1’61ement sensible est conditionnee dans un boitier inox et est isol6e du liquide par un diaphragme en alliage platine / tantale .Cet ensemble capteur est implant6 dans une tête rt5alisee en PVC massif usin6 . La jauge piezo-resistive est utilishe pour la mesure de la pression hydrostatique du liquide par rapport B la pression atmospherique et la mesure de la temperature.

La carte 6lectronique SPI III realise l a mise en forme des signaux capteurs pour sa partie analogique, elle est constituke d’un microprocesseur pour sa partie logique.

Le processeur ghre le fonctionnement de la sonde , et plus particulihrement l’acquisition des valeurs de temperature et de pression , les traitements de mise & l’khelle et de compensation des derives thermiques, et enfin , le dialogue avec l’ext6rieur. Ce dialogue avec la sonde concerne les mesures ou les modifications & distance des paramhtres de reglage de la sonde. La liaison avec l’ext6rieur s’effectue en boucle de courant A travers des coupleurs opto-electroniques. suivant un protocole serie-synchrone , 8 une vitesse de 100 bauds, ou en RS232 $i 300 bauds. Ces 2 modes de transmission sont prévus d’origine sur la sonde SPI III, et utilisent les mêmes fils de liaison.

( U ) Specifications susceptibles d’6voluer sans Drevis

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a a a a a a a P P o o o P P P P P o o P 9 P

2

Ce concept original permet un deport de la sonde de plusieurs kilometres sans degradation de la precision ou de la sensibilite de la mesure, et sans risques de perturbations des informations.

Les sondes et les cables de liaison sont interchangeables et directement compatibles avec les centrales ELSYDE actuelles, ou tout Systeme equipe d’une liaison RS232 300 bauds.

Chaque sonde est calibree en pression et temperature ; les courbes d’4talonnage sont stockees dans la memoire du mi cro-processeur.

La tension d’alimentation est comprise entre 10.5 volts et 16 volts. La consommation se decompose en 3 phases correspondant B l’absence de mesure ( mode veille 1 , l’execution de la mesure (activation ) et la transmission du message.

Le temps de mesure est environ de 3 secondes , et la transmission dure environ 600 millisecondes. La sonde est toujours en mode veille , et se reveille automatiquement lors du dialogue avec l’exterieur.

La sonde SPI III se presente sous la forme d’un cylindre de Ø 50 mm , et de longueur 300 mm usine en PVC . Le cable de liaison conçu specialement contient un capillaire de mise 21 la pression atmospherique de l’interieur de la sonde ,et les conducteurs electriques assurent l’alimentation et la ’

transmission des donnees.Ce ctible de Ø 1 1 mm est blind6 par une tresse metallique et gaine d’une epaisseur de 2 mm de polyurethane lui conferant une tres bonne resistance mecanique. Ce ctible se termine par un connecteur etanche AMPHENOL (ref: C16-T3104 101) ,et par un connecteur JUPITER (r6f:FEDF 10TPN) cat6 sonde . De façon B &iter la condensation interne du capillaire , le cable de liaison se raccorde 2i un itchangeur deshydratant sur lequel s’adapte une pastille dessechante .

.REMARQUE: la sonde SPI III reste entierement compatible avec la sonde SPI II et les centrales ELSYDE existantes.

ELSYDE - NOTICE CHL0E.B - 1/10 I

6

C E N T R A L E D ' E N R E G I S T R E M E N T

L I M N I M E T R I Q U E C H L O E - B

Q . N O T I C E D ' U T I L I S A T I O N .......................................

Q a b b a 0

a 0 o o Q rs

Le système CHLOE-B est un enregistreur de niveau auquel s ë connecte une sonde limnimétrique immergée SPI-II Le stockage des mesures de hauteur d'eau est réalisé sur une cartouche amovible CE64 constituée de 8 mémoires non-volatiles effaçables aux ultra-violets (technologie EPROM). L'acquisition de la hauteur d'eau est réalisée à pas de temps constant et l'enregistrement est déclenché si la variation du niveau a dépassé 1 cm par rapport Le temps d'échantillonnage est sélectionnable par pas de 3 minutes entre 1 et 762 minutes en positionnant 8 contacts situés sur la carte électronique interne. La base temps de l'enregistreur fonctionne en mode chronographe. E l l e est initialisée lo rs de la mise sous tension. Chaque enregistrement comporte le temps écoulé en minutes suivi de la hauteur d'eau en millimètres. Le terminal de poche TM connectable h l'enregistreur indique l'état de fonctionnement du système CHLOE-B. 11 affiche sur son écran alpha- numérique le temps écoulé, la durée au dernier enregistrement et h la dernière mesure, la hauteur d'eau acquise, le nombre d'octets écrits et l'état de la tension batterie.

la dernière mesure stockée.

O pendant la phase de formatage de la cartouche, .

02- D E S C R I P T I O N ---------------_-____ r)

L' enregistreur CHLOE-B se présente sous la forme d'un coffret plastique étanche et verrouillable. I1 comporte sur sa face inférieure 3 embases de connexion étanches destinés au raccordement de l'alimentation, de la sonde SPI-1C et du terminal de visualisation TM :

@ 0 b

- ALIMENTATION : marque AMPHENOL type C16, embase male 4 contacts ref: T3110 O00

- TM : marque AMPHENOL type (216, embase femelle 6 contacts ref: T3107 O00

- SPI-II : marque BINDER type 693, embase femelle 7 contacts ref: 0902360007 percé diamètre 2 mm pour mise & l'air

h

ELSYDE - NOTICE CHLOE-B - 2/10

9 CAPtCTERISTIQUES --- -----------__

I O , ~ à 15 V continus P "

D * Tension d'alimentation * Courant consommé (sous 12 V)

P entre les mesures : 4 m A pendant l'enregistrement : 250 mA b

* Echantillonnage

1 . * Base de temps Dérive >

1 & 762 mn par pas de 3 mn

chrono demarrant O < 1 mn / mois

* Température d'utilisation : - 20 2 + 70 dC * Humidité relative 100 % maximum 9 * Dimensions 350 x 250 x 150 mm

I

* Poids environ 5 Kg

B B

*.Réalisation : coffret plastique verrouillable étanche selon la norme IP55

L'insertion de la cartouche déclenche la mise sous tension de l'enregistreur (et de la sonde limnimétrique) aprés un délai de 2 secondes. La diode 'CARTOUCHE ACTIVEE' s'allume et l'enregistreur procède au formatage de la cartouche pendant environ 30 sec. Cette opération n'est autorisée que si la tension batterie est suffisante (supérieure ou égale 10,5 V ) . Dans le cas contraire, l'enregistreur reste inopérant L o r s du formatage , l'enregistreur recherc9e le premier octet disponinible ( < > FF) a partir duquel sont ecrits les 5 premiers octets de l'entête du fichier incluant le numéro de CHLOE-B le numéro de la sonde SPI et le pas de temps d'échantillonnage. Un défaut d'étriture entraine l'abandon de la procédure et le rejet de la cartouche : La diode 'CARTOUCHE ACTIVEE' clignote continuellement. Dans le cas contraire, la diode s'éteint, la base de temps est initialisée & O et l'enregistreur débute son fonctionnement normal. La première mesure est déclenchée dès la fin de la phase de formatage et systématiquement enregistrée, de façon 2 vérifier le dialogue avec la sonde SPI et l'écriture sur la cartouche. La mesure suivante interviendra aprés un délai correspondant au temps d'échantillonnage T.E.

b

Q a 4svde ELSYDE - NOTICE OEDIPE - 01/08

E N R E G I S T R E U R P L U V I O M E T R I Q U E

' O E D I P E '

a

a Q P R E S E N T R T I Q N

;a OEDIPE est une cent rale d ' e n r e g i s t r e m n t conlgue p o u r &t re c o n n e c t & A un p l u v i o & t r e A a u g e t b a s c u l e u r & q u i p & d' un c o n t a c t I y e r c u r e o u ' r e e d ' .

a OEDIPE s t o c k e ses d o n n & e s sur u n e c a r t o u c h e ry&moi re a m o v i b l e d e g r a n d e

a C e t t e c a r t o u c h e rciferencde CEG4 est un s u p p o r t d' enregist rement capacit& effaçable a u x u l t r a - v i o l e t s ( t e c h n o l o g i e EPROM).

s t a n d a r d u t ilis& p a r l ' e n s e n l b l e d e s syst&mes d ' a c q u i s i t i o n ELSYDE.

FI la difference des sys t&mes d ' e n r e g i k t r e m e n t g r a p h i q u e s t r a d i t i o n n e l ç , 43

9 1' e n r e g i s t r e u r OEDIPE et la cart Ouche GE64 s o n t ent i&rement s t a t i q u e s ; .

9 Le syst&me OEDIPE mcimorise sur l a c a r t o u c h e 1' h i s t o g r a w l y e d e s

o s e c o n d e ) d e c h a q u e basculement est st ackee.

@ C h r o n o g r a p h e . E l l e est i n i t i a l i s d e B C) l o r s d e l a mise e n m a r c h e .

@ a 1' u t i l i s a t e u r d e n o t e r l a d a t e c a l e n d a i r e i n i t i a l e d e f a s o n A

b a s c u l e w e n t 5 d u p l u v i o m & t r e A auget. La d a t e c o m p l B t e ( d u JOUI- A l a

OEDIPE est &quip& d'une base d e t e m p s p r & c i s e f o n c t i o n n a n t eti nlode

Les b a s c u l e w e n t s s o n t d a t & s pal-. r a p p a r t A cette i n s t a n t et il. a p p a r t i e n t

recaler 1' o r i g i n e d e s t e ~ p s 101-5 d u d & p o u i l l e m e n t . C e t t e i n f o r m a t i o n est &crite pai- 1' o p & r a t e u r SUI- l '&t i q u e t t e d e l a c a v t o u c h e .

Un t e r m i n a l d e poct7e p e u t et re COnneCtd? 1'etIl-egiSt r e u r . C e t e r m i n a l a f f i c h e sur uti &cran A c r i s t a u x l i q u i d e s les d i f f # r e n t s pai-am&t res a c a r a c t & r i s a n t 1' # ta t d e f o n c t i o n n e m e n t d u syst&tute : Telylps & c a u l # , Nombre d e b a s c u l e m e n t ç s a i s i s , Nombre d ' o c t e t s u t i l i sk d a n s l a a c a r t o u c h e , test d e l a t e n s i o n batterie ... Ce t e r n t i n a l est # g a l e m e n t c o w p a t i b l e avec 1' e n r e g i s t r e u r 1 i l w - t i m & t r i q u e

9 CHLOE-B. . \ a

Clsyde FI SYDF - TI[;F nFDIPF - (--" , /Cl[

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@ S P E C I F I C O T I O N S -------------------I-------

@ OEDIPE e5t c o n d i t i o n t i 6 d a n s 2 c o n n e c t eu 1-5 s o n t u t i 1 is&

un c o f f vet p l a s t i c tiemet i q u e . p o u r raccorder 1' al imentat i o n , le c o n t a c i

@ d u plctvioln2lt re et le t e r m i n a l d e poche.

- E n t r & e a l i l u l e n t a t i o n et c o n t a c t a l u v i o : t y p e RMPHENOL CIE,, luia 4 c o n t . ref. T311C) OC)(

- E n t r e e te r lu l ina l : type RMPHENOL C 1 6 , femelle 7 c o n t a c t s

@ Q @ ref. T3 i O7 OOC1

CR RRCTE R I ST I BUES ( va 1 e u rs IYI a x i IYI UIYI 1 0,

* T e n s i o n d ' a l i m e n t a t i o n

* C o u r a n t cotiçolYltYI&

* E n t \+e i ~ u ~ p u l s i o n n e l le

* Fr&quence nlaxiniulul

* C a p a c i t & n t a x i d ' e t i reg .

* B a s e d e t e m p s

+e TempBra tu re d ' u t i l i ç a t i o n

* Huntidi t& r e l a t ive

* Dimetisiotiç

* Condi t i omemeti t

* P o i d s

* C a r t o cic tie i ~ t & ~ o i re

iO.3 A 15 V c o n t i n u

4 mC? ent re 1 es b a s c u 1 eluent ~i 400 IYA pendan t 1 ' en reg i st relutent

c o n t a c t fern&, act i f au O V o l t anmor t i et m&moris&

2.5 bascu lemen t s/sec

1 E 384 bascil 1 elutetit 5

chronom&t re g&ner& A p a r t i r d e l ' o s c i l l a t e u r A a u a r t z du p r o c e s s e d e r i v e ( lnrn/rrtois

: -20 t o +70 d e g r e s C.

1 0 0 % maxirurum

AdJY x 25C) x 150 IYIIYI

c o f f r e t p l a s t i c & t a n c h e s u i v a n t l a tio l'Iule I PS5

e n v i r o n 4i Kg

ref. CEE4, C a p a c i t # = € 4 K i l o - o c t e c o n s t it u&e de 8 m&mo i res EPROM c o t?d i t i o nn& e5 d anç CI t7 b o i t i e 13 a 1 1-1 IYI

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