guide soutien clientele

7/31/2019 Guide Soutien Clientele

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Guide de soutien technique pour la clientle

Rglement sur la dclaration des prlvements deau

Direction des politiques de leau

Ministre du Dveloppement durable, de lEnvironnement et des Parcs

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Dpt lgal Bibliothque et Archives nationales du Qubec, 2009ISBN 978-2-550-57149-0 (PDF) Gouvernement du Qubec, 2008


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Remerciements

Le Service de la gestion intgre de leau du ministre du Dveloppement durable, delEnvironnement et des Parcs (MDDEP), responsable de llaboration du prsent document,tient remercier les auteurs du chapitre 2, monsieur Hubert Demard, consultant, ainsi quemessieurs Alain Lalonde et Akli Benanteur de Veritec Consulting Inc.

Rdaction

Julie FerlandDirection des politiques de leau, MDDEPService de la gestion intgre de leau

Robert Vigneault

Julie RochefortDirection des politiques de leau, MDDEPService des eaux industrielles

Alain LalondeAkli BenanteurVeritec Consulting Inc.

Hubert DemardConsultant

Coordination

Julie FerlandDirection des politiques de leau, MDDEPService de la gestion intgre de leau

Collaboration

Sylvain ChouinardFrancis Perron

Gilles LortieDirection des politiques de leau, MDDEPService des eaux industrielles



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TABLE DES MATIRES

INTRODUCTION ........................................................................................................................... 1

1. LA DTERMINATION DES DBITS GNRALITS..................................................... 2

1.1 TYPES DE CONDUITES ET DCOULEMENTS POSSIBLES .....................................................................2

1.2 MODES DE DTERMINATION DES VOLUMES PRLEVS ......................................................................21.2.1 La mesure en continu ............................................................................................................................ 21.2.2 Lestimation ........................................................................................................................................... 3

1.3 CRITRES GNRAUX DE SLECTION, DINSTALLATION, DENTRETIEN ET DTALONNAGE DESQUIPEMENTS DE MESURE .............................................................................................................3

1.3.1 Slection de lquipement de mesure ................................................................................................... 31.3.2 Installation, entretien et talonnage ...................................................................................................... 4

1.4 LOCALISATION DE LQUIPEMENT DE MESURE OU DE LENDROIT DE LA PRISE DE MESURES .................51.4.1 En prsence de plusieurs prises deau pour un mme prleveur......................................................... 61.4.2 En prsence douvrages de drivation .................................................................................................. 6

1.5 CONDITIONS PERMETTANT LE RECOURS AUX ESTIMATIONS ...............................................................7

2. LES QUIPEMENTS DE MESURE EN CONTINU ............................................................. 92.1 QUIPEMENTS DE MESURE SUR UNE CONDUITE SOUS PRESSION .......................................................9

2.1.1 Dbitmtres........................................................................................................................................... 92.1.2 Compteurs........................................................................................................................................... 162.1.3 Installation ........................................................................................................................................... 202.1.4 Entretien et remplacement.................................................................................................................. 212.1.5 Rsolution de problmes..................................................................................................................... 222.1.6 Comparaison des quipements de mesure......................................................................................... 22

2.2 INSTALLATIONS DE MESURE DANS UN COULEMENT SURFACE LIBRE .............................................242.2.1 lments primaires.............................................................................................................................. 242.2.2 lments secondaires ......................................................................................................................... 282.2.3 Comparaison des lments de mesure............................................................................................... 31

2.3 MTHODE DE MESURE VOLUMTRIQUE EN CONTINU .......................................................................33

3. LES MTHODES DE MESURE DESTINES AUX ESTIMATIONS................................. 343.1 MESURES PONCTUELLES...............................................................................................................34

3.1.1 Dtermination aire-vitesse au moulinet hydromtrique ....................................................................... 343.1.2 Mthodes laide dun traceur............................................................................................................ 403.1.3 Mthode de mesure volumtrique ....................................................................................................... 423.1.4 Mthode de Manning........................................................................................................................... 42

3.2 MESURES INDIRECTES ..................................................................................................................45

3.2.1 Mesure du temps de pompage............................................................................................................ 453.3 COMPARAISON DES MTHODES DE MESURE POUR LESTIMATION DES DBITS ..................................48

4. LCHANTILLONNAGE DES MESURES PONCTUELLES............................................. 504.1 PARAMTRES STATISTIQUES INFLUANT SUR LE NIVEAU DE CONFIANCE DE L ESTIMATION ..................50

4.2 DTERMINATION DE LA FRQUENCE MINIMALE DE LA PRISE DE MESURES .........................................524.2.1 Prvisibilit du prlvement................................................................................................................ 524.2.2 Caractrisation du rgime de prlvement et dtermination de la frquence minimale de la prise de

mesures............................................................................................................................................... 53



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5. LE CALCUL DU VOLUME MENSUEL.................................................................................... 575.1 FORMULE GNRALE ....................................................................................................................57

5.2 DTERMINATION DES DBITS SELON LE TYPE DCOULEMENT .........................................................57

6. LA DTERMINATION DE LA MARGE DERREUR ......................................................... 59

6.1 ERREUR DES MESURES EN CONTINU ..............................................................................................596.2 ERREUR DES ESTIMATIONS............................................................................................................60

RFRENCES ............................................................................................................................ 62

ANNEXE A Liste des normes ISO applicables la mesure de volumes ou de dbits ........ 63

ANNEXE B Table de conversion.............................................................................................. 66



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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 :Avantages et inconvnients du dbitmtre Venturi........................................................ 10

Tableau 2 :Avantages et inconvnients du dbitmtre plaque orifice. ....................................... 11

Tableau 3 : Avantages et inconvnients du dbitmtre cne en V................................................. 11Tableau 4 : Avantages et inconvnients du dbitmtre magntique. ................................................ 12

Tableau 5 : Avantages et inconvnients du dbitmtre ultrasonique temps de transit. .................. 13

Tableau 6 : Avantages et inconvnients du dbitmtre ultrasonique effet Doppler....................... 14

Tableau 7 : Avantages et inconvnients du dbitmtre insertion ................................................... 15

Tableau 8 : Avantages et inconvnients du dbitmtre vortex....................................................... 16

Tableau 9 : Avantages et inconvnients des compteurs turbine et hlice.................................... 17

Tableau 10 : Avantages et inconvnients du compteur jets............................................................ 18

Tableau 11 : Avantages et inconvnients du compteur volumtrique dplacement positif............ 19

Tableau 12 : Avantages et inconvnients du compteur combin. ..................................................... 19

Tableau 13 : Avantages et inconvnients du compteur oscillation fluidique. ................................ 20Tableau 14 : Problmes les plus frquents ........................................................................................ 22

Tableau 15 : Caractristiques et critres dinstallation des dbitmtres et des compteurs sur

des conduites sous pression .......................................................................................... 23

Tableau 16 : Avantages et inconvnients du dbitmtre bulle bulle .............................................. 28

Tableau 17 : Avantages et inconvnients du dbitmtre ultrasonique .............................................. 29

Tableau 18 : Avantages et inconvnients du dbitmtre hauteur-vitesse.......................................... 29

Tableau 19 : Avantages et inconvnients du dbitmtre sonde submerge.................................... 30

Tableau 20 : Caractristiques et critres dinstallation des lments de mesure des dbits des

coulements surface libre........................................................................................... 32

Tableau 21 : Avantages et inconvnients de la mthode de mesure volumtrique en continu ......... 33Tableau 22 : Profondeur des points de mesure Mthode de dtermination aire-vitesse au

moulinet hydromtrique................................................................................................ 36

Tableau 23 : Avantages et inconvnients de la mthode de dtermination aire-vitesse au

moulinet hydromtrique................................................................................................ 39

Tableau 24 : Avantages et inconvnients de la mthode par dilution ............................................... 41

Tableau 25 : Avantages et inconvnients de la mthode du temps de parcours................................ 42

Tableau 26 : Avantages et inconvnients de la mthode de mesure volumtrique........................... 42

Tableau 27 : Quelques coefficients de rugosit de Manning ............................................................ 43

Tableau 28 : Avantages et inconvnients de lutilisation de la formule de Manning ....................... 45

Tableau 29 : Caractristiques et conditions dapplication des mthodes de mesure reconnuespour lestimation des dbits .......................................................................................... 49



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INTRODUCTION

Leau constitue une denre rare et prcieuse sur le plan mondial. Elle est souvent source deconvoitise et parfois de conflits. Au Qubec, mme si elle savre abondante, elle nest pasrpartie galement sur lensemble du territoire. Devant les pressions sans cesse croissantesexerces sur leau du territoire, la population a manifest son inquitude et son dsir de lavoir protge et prserve pour son propre bnfice et celui des gnrations futures.

Avec le dpt de la Politique nationale de leau (PNE), en novembre 2002, le gouvernementdu Qubec sest engag, entre autres, amliorer ses connaissances sur les ressources eneau au Qubec et encadrer lutilisation de leau, notamment par la dclaration desprlvements en eau et par le dveloppement de divers outils conomiques. Ces outilsvisent, entre autres, veiller et responsabiliser les diffrents acteurs de leau la valeurde cette ressource, cest--dire aux cots inhrents sa protection, sa restauration et samise en valeur; on parle alors du principe de lutilisateur-payeur.

Le Rglement sur la dclaration des prlvements deau a t adopt le 12 aot 2009. Il apour objet dtablir les exigences relatives au suivi et la dclaration des quantits deauprleves au Qubec et constitue une tape essentielle avant limplantation dun systme detarification volumtrique. En effet, le neuvime engagement de la PNE porte explicitementsur le dveloppement progressif dun rgime de redevances pour lutilisation desressources en eau du Qubec , engagement qui permettra une gestion plus efficace desusages de leau en rendant visibles leurs vritables cots. Ces actions permettrontdamliorer la fois la gouvernance de leau et la protection de lenvironnement.

Lvaluation des volumes deau prlevs doit se faire laide dquipements de mesurerpondant aux exigences du Rglement ou, si aucun quipement de mesure nest en place, laide dune mthode destimation atteste par un professionnel reconnu. Linstallation decompteurs deau nest pas obligatoire, mais le deviendra lors de linstauration de la tarificationvolumtrique. dfaut dutiliser la mthode par estimation, les quantits deau prlevesautorises par le MDDEP pour chacun des sites de prlvement pourront tre utilisescomme dclaration des volumes prlevs.

Le prsent document a pour objectifs de guider le prleveur dans la mise en place dunsystme dvaluation des volumes deau prlevs adapt ses besoins. Il prsente, de faonsuccincte et pratique, les quipements de mesure les plus utiliss, en abordant leur

installation, leur utilisation et leur entretien, ainsi que les mthodes de mesure et destimationacceptables selon le MDDEP. En complment dinformation, une liste jour des mthodes demesure rdige par lOrganisation internationale de normalisation (ISO) est galement fournieen annexe. Enfin, ce guide prsente aussi la dmarche de dclaration lectronique prvue.


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1. LADTERMINATION DES DBITS GNRALITS

1.1 Types de conduites et dcoulements possibles

Deux types de conduites, soit dcouverte, soit ferme, sont utilises pour prlever leau,

selon lintensit des dbits prlevs et le type dutilisation de leau. Dans le cas des conduitesfermes, leau qui y circule est soit sous pression (on utilise galement le terme en charge),soit surface libre. Ainsi, les quipements de mesure des dbits ou des volumes deauprlevs doivent dabord et avant tout tre adapts ces types dinstallations.

Dans le prsent document, on dsigne par le terme conduite sous pression toute installationferme o leau est soumise une pression suprieure la pression atmosphrique, telleque les systmes dadduction et de distribution deau potable. Le terme coulement surfacelibre sapplique tout coulement dont la surface demeure en contact avec lair, quilseffectue en conduite dcouverte ou ferme. On y trouve entre autres les canaux dirrigation

(conduite dcouverte) et les ponceaux (conduite ferme).Les conduites peuvent tre naturelles, tels que les ruisseaux et les rivires, ou artificielles,tels que les canaux, les fosss de drainage, les rseaux de distribution deau.

1.2 Modes de dtermination des volumes prlevs

On peut dterminer les volumes prlevs en mesurant de faon continue la quantit deauqui circule dans linstallation de prlvement ou en lestimant.

1.2.1

La mesure en continuLe principe de la mesure en continu repose sur le fait que la totalit de leau prleve estmesure et enregistre, ou cumule, avec une prcision juge acceptable. Gnralement,cette mesure seffectue laide de compteurs deau ou de dbitmtres. Cependant, tout autresystme mesurant la totalit de leau prleve constitue un quipement de mesureacceptable. Outre le volume ou le dbit, on peut, dans certains cas particuliers, mesurerdautres paramtres reprsentatifs tels que le poids de leau ou sa vitesse et les convertirensuite en volume deau prlev.

Les compteurs deau fournissent une valeur cumulative relativement exacte et prcise

(gnralement au dcilitre prs) du volume total qui sest coul entre le dbut delcoulement et le moment de la lecture du compteur. Quant aux dbitmtres, ils effectuentun grand nombre de mesures instantanes des dbits et du temps intervalles rapprochs etenregistrent ces mesures tout au long de lcoulement. Les dbits exprimant le volume deaudplac par unit de temps et laddition de tous les dbits mesurs pour chacun desintervalles fournira le volume deau total dplac au cours de la priode vise. Lesdbitmtres permettent en outre de faire ressortir toutes les variations de dbit survenues au



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cours de la priode, ce qui nest pas possible avec un compteur deau.

Afin de fournir des valeurs reprsentatives de lcoulement, les dbitmtres doivent prendreau moins une mesure par minute. Au-del de cet intervalle, la mesure devient ponctuelle etmne une estimation. Les dbitmtres offerts sur le march rpondent sans problme cecritre, la plupart prenant plusieurs mesures par minute, voire plusieurs mesures par

seconde.1.2.2 LestimationLe Rglement sur la dclaration des prlvements deau permet lestimation des volumesdeau prlevs de deux faons : soit que lestimation se base sur des mesures ponctuelles,soit quelle se base sur des mesures indirectes. Dans le cas de mesures ponctuelles,lcoulement nest mesur que partiellement dans le temps. Ainsi, on associe une valeurprovenant dune mesure instantane de dbit une priode de temps plus ou moins longueen prsumant que lcoulement a t constant tout au long de la priode sparant deuxmesures.

Dans le cas de mesures indirectes, un paramtre autre que le dbit, le volume, la vitesse oule poids de leau sert valuer, par lentremise dune courbe de corrlation, le volume deauprlev. Pour quune telle estimation soit acceptable, la mesure et lenregistrement desrsultats doivent seffectuer sur toute la priode de prlvement et, comme avec lesdbitmtres, le temps coul doit tre associ chacune des valeurs mesures. Dans le casdune prise de mesures non cumulative, lintervalle maximal acceptable entre deux mesuresdoit tre dune minute.

Les autres conditions permettant au prleveur de recourir aux estimations sont nonces lasection 1.5.

1.3 Critres gnraux de slection, dinstallation, dentretien et dtalonnagedes quipements de mesure

1.3.1 Slection de lquipement de mesureComme mentionn prcdemment, lquipement de mesure doit tre adapt au typedinstallation de prlvement en place. Par exemple, le compteur deau ne sinstalle que surdes conduites sous pression, alors que le dbitmtre est appropri aux canaux ouverts. Parailleurs, les conditions particulires prvalant au point de mesure seront dterminantes dans

la slection de lquipement le plus appropri. Une caractrisation prliminaire in situconcernant les lments suivants est donc ncessaire :

la qualit de leau (prsence de matires en suspension, algues, sdiments, produitschimiques, etc.);

la plage des dbits mesurer (dterminer les dbits minimum et maximum);

laccessibilit lquipement de mesure (pour lentretien, ltalonnage et la lecturedes donnes);



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les caractristiques de lcoulement (dbit, turbulence, pression);

le type de prlvement effectu (en continu ou intermittent);

le diamtre de la conduite, si la mesure du dbit doit seffectuer sur une conduitesous pression;

la prsence dune source dalimentation lectrique;

les conditions environnementales pouvant influencer le fonctionnement desquipements;

lespace disponible.

Les autres critres considrer dans la slection de lquipement de mesure sont :

la prcision recherche;

les cots dachat et dinstallation;

les cots et les exigences dentretien et dtalonnage;

les contraintes inhrentes la prsence de certains appareils sur le systme deprlvement (ex. : pertes de pression attribuables la prsence de compteurs deau,de pices mobiles, de restrictions lintrieur des conduites);

les exigences dinstallation inhrentes certains quipements de mesure (ex. :longueur minimale de la section linaire en amont, absence daffluents ou derestrictions, ou autres lments susceptibles de perturber lcoulement au point demesure);

les mthodes de gestion des donnes;

les besoins oprationnels.

Considrant le grand nombre dappareils sur le march et les multiples paramtres pouvantinfluer sur leur slection, il est recommand de laisser lexercice de slection de lquipementde mesure aux soins dune personne exprimente. Au moment de lachat, on devra prendresoin dobtenir toute linformation ncessaire au fonctionnement et lentretien delquipement, de mme que le certificat dhomologation. Cette documentation devrademeurer disponible pour consultation dans le cadre du programme dentretien delquipement.

Dans le cas dappareils construits sur place (ex. : seuils de dversoir), on devra sassurer quele systme de mesure du dbit pourra tre actionn, entretenu et talonn adquatement.

1.3.2 Installation, entretien et talonnageLinstallation de lquipement de mesure doit se faire en conformit avec toutes lescaractristiques techniques et prcautions formules par le fabricant. Selon les risques quiauront t prdtermins localement, les quipements de mesure devraient tre protgscontre les risques de feu, de gel, de dcharge lectrique, daltrations dues de leauchaude ou la vapeur, de surchauffe, de coups de blier, de dommages physiques ou de



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vandalisme. Linstallation, de mme que le premier talonnage avant la mise en service,devrait toujours tre confie du personnel qualifi et expriment.

Un premier talonnage est essentiel avant la mise en service de tout systme de mesure.Dans tous les cas, la vrification de lexactitude et ltalonnage doivent se faire sur place,

dans les conditions normales de prlvement et de fonctionnement des quipements demesure. Cette vrification seffectue en comparant les rsultats fournis par lquipement demesure du prleveur avec ceux dune mthode de validation reconnue par le MDDEP,comme cela est stipul larticle 12 du Rglement. Pour plus dinformation ce sujet,consulter le chapitre 6.

Il importe galement de prciser que le Rglement exige :

quune vrification de lexactitude soit effectue pour chaque quipement (ouinstallation de mesure), minimalement une fois tous les trois ans pour les compteursdeau et une fois lan pour les autres quipements de mesure;

quun talonnage soit galement effectu aprs une modification des quipements etaprs tout changement pouvant avoir une incidence sur lexactitude des mesures;

que la vrification du systme de transmission et de traitement des donnes, lorsquily en a un, soit effectue lors de ltalonnage;

que toute information obtenue lors dun talonnage soit minutieusement note dansun registre pour une utilisation ultrieure afin de bien documenter la performance delquipement de mesure;

que les rglages effectus pour corriger les erreurs de mesure soient nots auregistre dtalonnage.

Il est recommand que la frquence des vrifications de mme que la liste des lments vrifier fassent partie dun programme dentretien prdtermin, labor partir desprescriptions du fabricant. Les bris, les dficiences constates et les correctifs apports auxlments de mesure ou aux autres lments pouvant influer sur les mesures (ex. : tat desconduites en amont de la prise de mesures) doivent aussi tre nots dans un registre.

1.4 Localisation de lquipement de mesure ou de lendroit de la prise demesures

Lquipement de mesure doit permettre de dterminer au moins une fois par mois le volumetotal deau prlev pendant ce mois dans le milieu naturel. La mesure doit se faire sur place,plus prcisment sur la prise deau elle-mme. Aucun ouvrage de drivation ou dvacuationde leau ne peut tre prsent entre la prise deau et lquipement de mesure, moins que ledbit de celui-ci ne soit lui-mme mesur.



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Les sections suivantes illustrent la localisation possible des quipements de mesure ensituation particulire, cest--dire lorsquil y a sur place plus dune prise deau ou lorsquil sytrouve un ouvrage de drivation.

1.4.1 En prsence de plusieurs prises deau pour un mme prleveurIl peut arriver quun prleveur soit pourvu de plusieurs prises deau. Un quipement demesure doit tre install sur chaque prise deau; le volume prlev et mesur devra treadditionn aux fins de la dclaration mensuelle transmise au MDDEP (A + B = C, figure 1).

Figure 1. Localisations possibles des quipements de mesure en prsence de plusieursprises deau

1.4.2 En prsence douvrages de drivationDans certains cas, la quantit deau utilise par le prleveur ne reprsente quune fraction deleau prleve. Si le prleveur mesure seulement ce quil utilise (B, figure 2), il ne pourra pas

connatre la quantit totale prleve, moins quil ninstalle un second quipement demesure au site de rejet de leau drive (non utilise) (C). Dans ce dernier cas, les volumestotaux deau mesurs mensuellement par les deux quipements devront tre additionns(B + C) afin dobtenir la quantit totale de leau prleve. Outre cette possibilit, le prleveurpourrait opter pour linstallation dun quipement de mesure au site de prlvement (A) etainsi mesurer directement la quantit rellement prleve.

Bassin

daccumulation

des eaux de pluie

Puits

individuel

Eau prleve70 %

Eau prleve

30 %

Eau prleve

100 %


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Eau rejete

30 % Eau utilise

70 %

Eau prleve

100 %

Eau souterraine ou de surface

Figure 2. Localisations possibles des quipements de mesure en prsence douvrages dedrivation

1.5 Conditions permettant le recours aux estimations

Pour que les estimations mnent des rsultats acceptables en matire dexactitude et deprcision, les conditions suivantes doivent tre satisfaites :

1- Le temps de prlvement associer chaque mesure est toujours connu;2- Lestimation repose sur des mesures effectues sur place, soit au site de prlvement;3- Dans le cas de mesures ponctuelles :

le rgime du prlvement est statistiquement prvisible;

lintervalle entre deux mesures est ajust selon la variabilit du prlvement;

lerreur lie lquipement de mesure est dau plus 10 %;

les mesures utilises pour les estimations sont strictement celles prises lintrieurdes priodes de prlvement (soit lintrieur des limites de la population statistique).

Lestimation ne peut pas reposer sur :

des donnes statistiques non mesures chez le prleveur; des donnes mesures ailleurs quau site de prlvement;

des corrlations avec la production industrielle du prleveur;

des mesures partielles, cest--dire des mesures qui ne tiennent pas compte de latotalit de la priode de prlvement.

La marge derreur de lestimation du volume total mensuel ne peut pas dpasser 25 %.



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Estimations en cas de mauvais fonctionnement des appareils de mesure en continu

Une estimation, sur une base temporaire, peut devoir tre effectue dans le cas olquipement de mesure et denregistrement en continu est bris ou dfectueux ou lorsquedes travaux dentretien ou dtalonnage sont en cours. Dans ce cas, lestimation devra

respecter les rgles suivantes :

En cas darrt ou de mauvais fonctionnement de lquipement de mesure ou si uneerreur denregistrement est dtecte depuis un relev prcdent, on estime lesvolumes deau prlevs durant la priode problmatique en se fondant sur lamoyenne des cinq jours de prlvements semblables les plus rcents.

Dans tous les cas o lquipement de mesure na pu tre remis en tat ou remplacpendant une priode dun mois ou plus, le prleveur doit, pour chaque mois, calculerou faire calculer tous les volumes deau prlevs estims et convertis en mtrescubes ainsi que la marge derreur, exprime en pourcentage, de lvaluationeffectue, selon la mthode destimation utilise. Cette estimation doit tre attestepar un professionnel.

Lorsque, pour des travaux dentretien ou dtalonnage, une drivation entre la sourcedeau et le dbitmtre ou le compteur deau est effectue, une estimation de laquantit deau doit tre calcule pour la dure de la drivation. Les donnes relativesau volume et au temps de la drivation doivent tre inscrites au registre. Tous lesdbits drivs doivent tre mesurs aussi prs que possible du point de drivation.



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2. LES QUIPEMENTS DE MESURE EN CONTINU

Ce chapitre vise clairer le prleveur dans le choix, linstallation et lutilisation dunquipement reconnu effectuant la mesure directe et lenregistrement des volumes deau encontinu. Linformation est prsente selon les deux systmes dcoulement possibles : en

conduite sous pression, ou surface libre.Par ailleurs, certains des quipements prsents peuvent aussi tre utiliss lors dexercicesdestimations, dont les mthodes seront abordes au chapitre suivant.

2.1 quipements de mesure sur une conduite sous pression

Deux types dquipements de mesure peuvent tre installs sur une conduite sous pression :les dbitmtres et les compteurs. Leur principale diffrence rside dans le fait que lesdbitmtres mesurent la fois le volume et le temps du prlvement, alors que lescompteurs ne mesurent que le volume deau coul.

Pour permettre la dtermination du volume total coul au cours dune priode donne, lesdbitmtres doivent galement tre munis dun enregistreur en continu, ce qui nest pasncessaire avec les compteurs deau, car ces derniers affichent en tout temps la valeurcumulative du volume prlev depuis le dbut de lcoulement.

Lenregistreur en continu du dbitmtre est gnralement intgr lappareil, quoiquil puisseaussi constituer un lment distinct reli lappareil de mesure. Lajout dun ordinateur cesystme permet une conservation plus long terme des donnes et accrot les possibilitsde traitement de celles-ci laide de logiciels spcialiss.

2.1.1 DbitmtresLes dbitmtres placs sur des conduites sous pression mesurent le dbit de diffrentesfaons : diffrences de pression, vitesse ou frquence dune onde, intensit dun courantlectrique, etc. Selon leur mode de fonctionnement, certains dbitmtres sinstallent lintrieur de la conduite, freinant plus ou moins lcoulement et entranant une perte depression dans celle-ci, alors que dautres sinstallent lextrieur et ne nuisent pas lcoulement.

Dbitmtre Venturi

Ce dbitmtre se rencontre frquemment dans les industries et les stations de traitement

municipales pour les conduites sous pression dun diamtre variant entre 25 et 3 000 mm. Ilse caractrise par sa simplicit dutilisation, sa durabilit et sa fiabilit.

Il fait partie des dbitmtres dont le principe est bas sur la mesure dun diffrentiel depression cr par une restriction. Dans ce cas, la pression est mesure en amont et auniveau de la restriction o la vitesse augmente et la pression diminue. Le diffrentiel depression est mesur par un capteur. Il est directement proportionnel au carr de la vitesse.



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Ses cots dachat et dinstallation sont gnralement abordables, mais levs pour lesgrandes units. Sil est bien install, sa prcision est de 0,75 %.

Figure 3. Dbitmtre Venturi

Tableau 1 : Avantages et inconvnients du dbitmtre Venturi

Avantages Inconvnients

Longue dure de vie de llment primaire :plus de 50 ans. Plage de dbits limite; le bondimensionnement est essentiel.

Construction trs simple.

Possibilit de lecture distance.

Possibilit de colmatage des prises de pressionpar les matires en suspension (MES) et de gelen cas dexposition au froid.

Perte de pression minime, sil est biendimensionn.

Trs bien document.

lectricit requise pour le capteur de pressiondiffrentielle et le traitement du signal.

Dbitmtre plaque orifice

Il est bas sur le mme principe que le Venturi. Cest un orifice en acier inoxydable quiconstitue la restriction. On le rencontre frquemment dans les industries munies de conduitessous pression de 25 mm et plus. Les prises de pression sont gnralement places unedistance quivalant au diamtre de la conduite en amont de la plaque et une distancequivalant la moiti du diamtre de la conduite en aval de la plaque. Ses cots dachat etdinstallation sont moins levs que pour le dbitmtre Venturi. Sil est convenablementinstall, sa prcision est de 1 % 2 %.

Figure 4.Dbitmtre plaque orifice



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Tableau 2 : Avantages et inconvnients du dbitmtre plaque orifice


Longue dure de vie : plus de 30 ans. Perte de pression plus leve quavec leVenturi.

Installation et remplacement faciles. Plage de dbits limite, donc le bondimensionnement est essentiel.

Possibilit de lecture distance. lectricit requise pour le capteur de pressiondiffrentielle et le traitement du signal.

Dbitmtre cne en V

Apparu sur le march plus rcemment que les autres membres de la famille des dbitmtres pression diffrentielle, le dbitmtre cne en V est pourvu dun cne qui cre lediffrentiel de pression lintrieur de la conduite. Il convient aux conduites qui ont undiamtre variant entre 15 mm et 1 800 mm. Ses cots dachat et dinstallation sont

moyennement levs. En conditions idales dinstallation, sa prcision est de 2 %.

Figure 5. Dbitmtre cne en V

Tableau 3 : Avantages et inconvnients du dbitmtre cne en V


Convient une plage de dbits plus leveque les dbitmtres Venturi ou plaque orifice.

lectricit requise pour le capteur de pressiondiffrentielle et le traitement du signal.

Perte de pression moyenne. Possibilit de lecture distance.

Le cne, susceptible de retenir des dpts, peutrequrir un nettoyage frquent.

Dbitmtre magntique

Le dbitmtre magntique est bas sur le principe de Faraday. Un champ magntique estcr autour dune section de la conduite. Leau qui passe travers ce champ magntiquegnre un courant induit proportionnel la vitesse du dbit. Ce type de dbitmtre est deplus en plus utilis dans les industries et les municipalits. La gamme convient desconduites de 2,5 mm 3 000 mm de diamtre. Lcoulement doit toujours tre sous pression,aussi est-il prfrable de linstaller sur une conduite verticale avec un coulement deau



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ascendant. Il peut aussi tre install en position horizontale. Ses cots dachat etdinstallation sont moyennement levs pour les conduites de plus de 150 mm de diamtre,mais levs pour celles de plus petit diamtre. Sa prcision est de 0,5 %.

Dbit

Aimant

Courant

induit

Figure 6. Dbitmtre magntique Figure 7. Schma du dbitmtre magntique

Tableau 4 : Avantages et inconvnients du dbitmtre magntique


Convient une large plage de dbits.


Ncessite une prsence dions pour assurerune conductivit de leau dau moins5 S/cm.

Pas dobstruction pour le courant deau, donc pertede pression ngligeable.

Lappareil est trs sensible la gomtrie etaux proprits lectriques de la conduite.

Possibilit dun mesurage bidirectionnel. Plusieurs modles ncessitent unealimentation lectrique de 120 V ca.

Dbitmtre ultrasonique

Dans cette catgorie, on trouve des quipements bass sur deux principes diffrents : letemps de transit et leffet Doppler. Le premier type utilise la variation de la frquence delonde rflchie et le deuxime, celle de la vitesse de transmission dune onde dans leau enmouvement.

Comme ces quipements peuvent tre installs lextrieur de la conduite dont on veutmesurer le dbit, ils sont trs pratiques lorsque larrt de lalimentation en eau est presque

impossible ou trs coteux.



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Dbitmtre ultrasonique temps de transit

Ce type dappareil utilise un metteur et un rcepteur de signal (pulsation). Le signal sonoreest envoy dans la direction de lcoulement et sa vitesse se trouve acclre, tandis que leson envoy dans le sens oppos de lcoulement voit sa vitesse ralentie. La diffrence entreces deux vitesses est fonction de la vitesse de lcoulement et, par consquent, du dbit.

Comme la mesure est effectue sur un court segment, la prcision de la mesure de la vitesseest compromise par toute distorsion du profil de vitesse. Pour remdier ce problme, unelongue section de conduite rectiligne en amont, sans aucune perturbation de lcoulementpour une distance quivalant 10 ou 20 fois le diamtre de la conduite, selon les modles,est ncessaire afin de maintenir une prcision infrieure 1 % derreur.

Ce dbitmtre peut tre utilis dans des conduites ayant un diamtre situ entre 5 et9 000 mm. Ses cots dinstallation et dutilisation sont faibles. Sil est bien install et talonn,sa prcision varie denviron 0,5 % 2,5 %.

Figure 8.Dbitmtre ultrasonique temps de transit

Tableau 5 : Avantages et inconvnients du dbitmtre ultrasonique temps de transit


Possibilit de lecture distance. Linstallation peut tre influence par lacondition de la conduite existante.

Pas dobstruction pour le courant deau, doncpas de perte de pression.

lectricit requise pour la mesure et letraitement du signal.

Ne ncessite pas une conductivit de leauminimale pour fonctionner, comme cest le caspour les dbitmtres magntiques.

Mesure la vitesse moyenne du profildcoulement et non la vitesse moyennepondre selon la surface du profil.

Trs sensible aux changements de lacomposition de leau.



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Dbitmtre ultrasonique effet Doppler

La mesure est base sur le principe suivant : un metteur envoie une onde ou une vibrationdans le courant deau contenant des particules ou des bulles dair. Ces dernires altrent lafrquence de londe qui est reue par la sonde rceptrice. Le diffrentiel de frquence ainsiproduit est fonction de la vitesse de lcoulement. Les cots dachat et dinstallation de ce

dbitmtre schelonnent de moyens, pour les petites conduites, faibles, pour les conduitesde plus de 300 mm. Lerreur varie de 3 % 5 %.

Tableau 6 : Avantages et inconvnients du dbitmtre ultrasonique effet Doppler


Possibilit de lecture distance. Installation possiblement influence par lacondition de la conduite existante.

Pas dobstruction pour le courant deau, doncperte de pression ngligeable.

lectricit requise pour la mesure et letraitement du signal.

Exigences dentretien leves et talonnagefrquent.

Trs sensible aux perturbations delcoulement.

Dbitmtre insertion

Les dbitmtres de cette famille ont en commun linsertion dune sonde dans lcoulement.Cette insertion est faite sous pression, sans interrompre lalimentation, ce qui constitue unavantage majeur dans plusieurs cas. Ces dbitmtres sont utiliss dans des conduites dontle diamtre varie de 100 3 000 mm. La sonde insre peut utiliser diffrents principes : uneturbine, un levier, un systme vortex, un tube de Pitot ou une sonde magntique.

Certains de ces appareils, tels que ceux turbine, levier et tube de Pitot, ncessitentbeaucoup dentretien et sont sensibles aux perturbations de lcoulement. Les modlesmagntiques et vortex ncessitent moins dentretien et le modle magntique multipointoffre une moindre restriction envers les conditions dinstallation, car il mesure la moyennedes vitesses le long du diamtre de la conduite. Les cots dachat et dinstallation sontgnralement moyennement levs pour les petites conduites et faiblement levs pour lesconduites de plus de 300 mm. Lerreur varie entre 0,75 % et 5 %, selon les modles.



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Figure 9.Dbitmtremagntique Figure 10.Dbitmtre turbine multipoint

Figure 11. Dbitmtre magntique Figure 12. Dbitmtre tube de Pitot

Tableau 7 : Avantages et inconvnients du dbitmtre insertion


Capable de mesurer les petits dbits. Linstallation exige une conduite en bonnecondition.

Perte de pression minime. Besoin dune source de courant externe pourcertains modles.

Possibilit de lecture distance. Exigences dentretien leves et talonnagesfrquents.

Linstallation peut tre ralise sous pression,sans interruption de lcoulement.

Trs sensible aux perturbations du dbit.

Le dbitmtre sonde magntique ncessiteune conductivit minimale de leau de10 S/cm .

Dbitmtre vortex

Un train de tourbillons (vortex) est induit en aval dun obstacle plac dans lcoulement. Ladistance entre ces tourbillons est relie la vitesse de lcoulement. En pratique, on mesurela frquence laquelle les tourbillons se produisent. Peu utilis par les municipalits, ledbitmtre vortex est employ surtout dans les installations industrielles. Les cots dachatet dinstallation schelonnent de moyennement levs levs. Sa prcision de 0,75 %.



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Dbit

Figure 13. Dbitmtre vortex Figure 14. Principe de fonctionnement du dbitmtre vortex

Tableau 8 : Avantages et inconvnients du dbitmtre vortex


Perte de pression moyenne. Dimensions de conduites possibles limites. Installation trs simple. Trs sensible lcoulement (dbit).

Peu dentretien, car pas de pices mobiles.


Limit par la vitesse de lcoulement (maximumde 5 m/s).

Longue dure de vie.

2.1.2 CompteursLes compteurs placs sur des conduites fermes mesurent les volumes de diffrentesfaons : comptage de tours, mesure de la vitesse de rotation, comptage doprations de

remplissage ou dalternances hydrauliques, etc. Gnralement, les compteurs sont plusfaciles installer que les dbitmtres. Indpendamment de leur mode de fonctionnement, ilssintgrent directement la conduite et en deviennent une partie intgrante. La prsence depices mobiles internes freine plus ou moins lcoulement et entrane une perte de pressiondans la conduite. Ces appareils sont gnralement destins mesurer de leau propre.

Compteurs turbine et hlice

Ces compteurs sont quips de rotors (hlice ou turbine) placs directement sur la trajectoirede lcoulement. La vitesse de rotation est directement proportionnelle la vitesse de leau.Lutilisation de ces appareils est plus frquente dans lindustrie et les municipalits. La

dimension du compteur varie et peut convenir des conduites de 50 500 mm de diamtrepour les compteurs turbine et de 50 1 800 mm de diamtre pour les compteurs hlice.Ils doivent tre installs en amont du compteur, sur des sections de conduite linaires sansobstruction ni changement de direction sur une longueur quivalant 5 10 fois le diamtrede la conduite. Leurs cots dachat et dinstallation sont moyennement levs. La prcision,qui dpend grandement de ltalonnage et de linstallation, varie denviron 0,5 % 2 %.



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Figure 15. Compteur turbine Figure 16. Compteur hlice

Tableau 9 : Avantages et inconvnients des compteurs turbine et hlice


Provoque une perte de pression faible moyenne qui diminue avec la dimension ducompteur.

Entretien et lubrification requis pour maintenir laprcision.

Ne ncessite pas de source lectrique externe. La prcision diminue sensiblement dans lesfaibles dbits.

Possibilit de lecture distance. Lusure de la surface des hlices et de laturbine altre la prcision de lappareil. Lafriction de roulement influence la performancedu compteur, surtout pour les petits dbits.

Prcision sensible la qualit de leau.

Trs sensible aux perturbations de

lcoulement.

Compteur jets

Ce type de compteur est une variante du compteur turbine. Leau scoule tangentiellementaux ailettes de la roue et fait tourner cette dernire. La vitesse de rotation de la roue estdirectement proportionnelle la vitesse de leau. Il existe deux variantes de ces compteurs : jet unique et jets multiples. Si ce compteur est install adquatement, sa prcision est de 2 %.

Compteur jet unique

Ce compteur est lquipement le plus utilis dans le secteur commercial, en raison de sonfaible cot, de sa grande fiabilit et de sa plage de dbits. Ses dimensions peuvent convenir des conduites dont le diamtre varie de 7 150 mm.

Compteur jets multiples

Ce compteur est utilis des fins domestiques et dirrigation. Son principe de fonctionnementest le mme que celui jet unique. La seule diffrence rside dans le fait que leau est en



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contact avec la roue tout au long de son primtre. Ce type de compteur convient desconduites de 15 150 mm de diamtre. Il demande une installation prcise. Laxe de la rouedoit tre vertical. Ses cots dachat et dinstallation sont faibles.

Figure 17.Compteur jet unique Figure 18. Compteur jets multiples

Tableau 10 : Avantages et inconvnients du compteur jets


Possibilit de lecture distance. Sensible au positionnement de laxe de rotationdu roulement. Celui-ci doit tre bien placverticalement (pas dinclinaison).

Technologie prouve et fiable. Provoque une perte de pression relativementleve.

Rsistant aux matires en suspension (solides). Les petits compteurs sont sujets lobstructionde la crpine (tamis), ce qui provoque deserreurs de comptage.

Compteur volumtrique dplacement positif

Dans ce type de compteur, toute leau passe par une chambre de volume connu qui seremplit et se vide grce un piston ou un disque. Le comptage consiste enregistrer lenombre doprations successives. Ce compteur est utilis dans de nombreuses applicationspour des conduites dont le diamtre est de 65 mm ou moins. Ses cots dachat etdinstallation sont faibles. Sa prcision est de 2 %.

Figure 19.Compteur volumtrique



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Tableau 11 : Avantages et inconvnients du compteur volumtrique dplacement positif


Possibilit de lecture distance. Non disponible pour des conduites de plus de150 mm de diamtre.

Technologie fiable et prouve. Provoque une perte de pression moyenne leve.

Longue dure de vie (jusqu 20 ans). Sensible la quantit de MES.

Pas influenc par les perturbations delcoulement.

Compteur combin

Ce type de compteur comprend en parallle un compteur dplacement positif ou jetsmultiples pour les petits dbits et un compteur turbine pour les dbits un peu plus grands. Il

est utilis lorsque les dbits couvrent une grande plage, comme dans les institutions ou danscertaines entreprises. Il convient des conduites de 50 mm 250 mm de diamtre. Saprcision est de 2 %.

Figure 20. Compteur combin

Tableau 12 : Avantages et inconvnients du compteur combin


Convient une large plage de dbits. Cot dachat trs lev.

Possibilit de lecture distance. Perte de pression moyenne leve.

Sensible la quantit de MES.

Lgre sous-estimation des dbits lors de latransition de lcoulement dun compteur

lautre.



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Compteur lectronique statique oscillation fluidique

Ce compteur ne comporte aucune pice mobile. Lcoulement dans la chambre de mesuregnre une alternance hydraulique et lon compte le nombre de ces alternances. Cescompteurs couvrent une gamme de conduites dun diamtre de 15 50 mm. Son cotdachat est lev. Sa prcision varie de 1 2 %.

Figure 21. Compteur oscillation fluidique

Tableau 13 : Avantages et inconvnients du compteur oscillation fluidique


Nest pas influenc par la prsence de MES. Installation horizontale seulement.

Possibilit de lecture distance. Provoque une perte de pression moyenne leve. Ne comptabilise pas lair.

2.1.3 Installation

Une installation adquate est cruciale pour la prcision et la fiabilit des mesures fournies par

les compteurs et les dbitmtres. Linstallation doit permettre un fonctionnement optimal delquipement de mesure de mme quune bonne accessibilit celui-ci pour la lecture desdonnes de dbit, lentretien et ltalonnage. Beaucoup de compteurs, lexception descompteurs volumtriques, sont sensibles aux perturbations de lcoulement; cest pourquoices appareils doivent tre installs sur des sections linaires de conduite, sans aucuneperturbation, en respectant les distances requises en amont et en aval de lappareil. Le non-respect de cette exigence peut entraner un biais important dans les donnes rcoltes.

Dautres lments sont galement considrer :

le respect des exigences du fabricant concernant lorientation (horizontale ouverticale) de lappareil;

le fait que certains dbitmtres ou compteurs sont sensibles aux matires ensuspension (MES). Un tamis (crpine) en amont de lappareil est recommand;

la protection contre les lments externes tels que le gel et le soleil;

linstallation de valves ou de drivations pour isoler lappareil lors dinterventionsdentretien, dtalonnage ou de remplacement;

linstallation dun dispositif antirefoulement pour viter les erreurs de comptage;



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la prvision des pertes de pression de lensemble;

linstallation de supports pour la tuyauterie et le compteur pour prvenir les vibrationsqui entranent une usure prmature;

le respect des instructions des fabricants.

Exemple dune installation de mesure sur une conduite sous pressionLa figure 22 prsente un exemple typique dinstallation de compteur deau comme celui turbine, combin ou jet unique.

5 X diamtre

3 X diamtre

5 X diamtre

Figure 22. Schma type dinstallation dun compteur deau

Comme on peut le remarquer dans ce schma, linstallation comporte une drivation. Cettedrivation est recommande pour assurer lalimentation continue en eau en cas de brisdquipement. Elle permet galement lentretien et ltalonnage du compteur.

2.1.4 Entretien et remplacement

Tout appareil de mesure ncessite un entretien et un suivi pour assurer son bonfonctionnement. La frquence de lentretien varie selon le type dappareil et les indications dufabricant, la nature de son utilisation et la qualit de leau. Lentretien des compteurs et desdbitmtres vise surtout assurer leur prcision et leur fiabilit. Un dbitmtre ou uncompteur dtriors doivent tre rpars ou remplacs sans dlai.

Les compteurs et dbitmtres comprennent des parties fixes et parfois des parties mobiles.Avec le temps, ils sont sujets lusure, la corrosion, aux fuites, lentartrage et aucolmatage.

Lopration dentretien comprend linspection des parties externes et internes des appareils.On nettoie ou sable les surfaces corrodes ou entartres. On recherche aussi la prsence defissures sur la vitre des compteurs. Les parties mobiles telles que les roues, les ailettes, lesaxes, les engrenages, les disques, les pistons, selon le type dappareil, doivent tre vrifiesminutieusement. Selon le cas, ces lments peuvent tre nettoys ou remplacs. Dans lecas des dbitmtres, linstallation ou le remplacement, le nettoyage interne et les rparationsdevraient tre confis un spcialiste ou au fabricant.



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2.1.5 Rsolution de problmes

Le tableausuivant prsentelesproblmeslesplusfrquemmentrencontrs et leurs solutions.

Tableau 14 : Problmes les plus frquents

Problmes Solutions- Respecter les instructions du fabricant.- tablir et respecter un plan dentretien.

Prcision difficile conserver

- Vrifier la qualit de leau.

Mesure du dbit inadquate La plage de dbits ne convient pas lquipement utilis.Remplacer par un quipement appropri cette plage.

Colmatage et obstruction des orifices,des aubes et des tamis

- Vrifier la qualit de leau et le choix du compteur ou dudbitmtre.

- Nettoyer rgulirement les parties internes.

Usure des pices mobiles - Installer adquatement lappareil.

- Remplacer les pices selon les recommandations dufabricant.

Manque despace et difficult daccs Prvoir avant linstallation.

Source dnergie lectrique nondisponible

Choisir un appareil en consquence.

Bris frquents Protger contre les alas du climat (le gel et leschangements brusques de temprature).

2.1.6 Comparaison des quipements de mesure

Afin de faciliter le choix de lquipement le plus appropri au prleveur, le tableau 15 runitlinformation pertinente relative chacun des quipements de mesure prsents dans cechapitre.



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Direction des politiques de leau 24


2.2 Installations de mesure dans un coulement surface libre

Il peut arriver que la mesure du dbit soit ralise sur une conduite dcouverte ou fermedont lcoulement est surface libre. Dans de tels cas, la mesure est habituellement

effectue dans une structure hydraulique, appele lment primaire , qui modifielcoulement et assure une relation connue entre la hauteur deau et le dbit qui passe. Dansquelques cas, on peut aussi mesurer la fois la hauteur et la vitesse de leau dans unesection dcoulement de forme connue. Les appareils de mesure ainsi utiliss encomplment aux lments primaires constituent llment secondaire de linstallation.

Dans le cas de telles installations, il sagira de sassurer que linstallation entire (lmentprimaire et secondaire) rpond lexigence du MDDEP relativement la prcision, soit 10 %.Lexactitude de linstallation doit tre vrifie sur place au moins une fois lan en comparantses rsultats avec une mthode de validation reconnue par le MDDEP.

2.2.1lments primairesLes principaux lments primaires de mesure du dbit des coulements surface libre sontles canaux de mesure et les dversoirs.

Les canaux de mesure sont gnralement des lments prfabriqus installs dans uncoulement de faon temporaire ou permanente. Un canal de mesure est une structurehydraulique spcialement moule qui provoque une restriction dans laire dcoulement. Ilfonctionne selon le principe du Venturi en diminuant laire dcoulement, ce qui provoquelaugmentation de la vitesse et de la hauteur deau. Ces canaux possdent gnralement unesection convergente, une section dtranglement et une section divergente. Le dbit est tabli

en mesurant la hauteur deau un endroit prcis dans le canal ou en amont de celui-ci, selonle cas. La hauteur deau qui traverse le canal est fonction du dbit.

Les dversoirs sont des structures hydrauliques dont la forme gomtrique est plus simpleque celle des canaux de mesure. Ces structures sont construites dans une conduite ouvertepour mesurer la quantit de liquide qui scoule. Le liquide doit passer par-dessus unechancrure qui dfinit le type de dversoir utilis. Les principaux dversoirs sont de typerectangulaire, triangulaire ou trapzodal et le dbit est tabli en mesurant la hauteur deauentre la base de lchancrure et la surface de leau une distance dtermine, en amont dudversoir.

Chaque type de canal et de dversoir est caractris par sa structure, sa forme et sa courbehauteur-dbit. On tablit le dbit en se servant de la formule ou de la table approprie laforme et la dimension de la structure. Par consquent, ces structures doivent tre facilesdaccs pour permettre la lecture in situ et la vrification de la courbe hauteur-dbit. De plus,elles doivent tre suffisamment solides et rsistantes lrosion pour faire face aux glaces etaux pisodes de crue. Il est noter que lorsque leau est charge de sdiments, il estprfrable dutiliser un canal de mesure, ce dernier retenant moins les dpts de MES quundversoir.


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Types de canaux de mesure

Parmi les diffrents types de canaux de mesure, on trouve : le canal Parshall ( figure 23), lecanal en H, le canal Palmer-Bowlus et le canal trapzodal.

Figure 23. Canal Parshall

Types de dversoirsLes dversoirs les plus communs sont les dversoirs rectangulaires, triangulaires ettrapzodaux (figure 24).

Figure 24. Dversoir trapzodal




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Les figures suivantes prsentent les types de dversoirs les plus souvent rencontrs, demme que les dtails dun dversoir seuil mince.

Figure 25 : Exemples de dversoirs

Figure 25. Dversoirs divers

Figure 26 : Vue en lvation dun dversoir

Figure 26. Dversoir seuil mince




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Prcision des lments primaires

Les facteurs pouvant influencer la prcision de llment primaire, en conditions normales defonctionnement, sont la qualit de linstallation, sa gomtrie et les conditions dcoulement.

Pour avoir une bonne prcision : laugmentation du niveau doit tre suffisante pour obtenir la relation entre le niveau et

le dbit; linstallation doit permettre dobtenir un rgime dcoulement assez calme en amont du

canal ou du dversoir; la vitesse dcoulement doit tre suffisante pour quil y ait un coulement libre ou une

ventilation, cest--dire pour que lair puisse passer librement sous la nappe (hauteurdcoulement par-dessus larte du dversoir);

la structure doit tre au niveau transversalement et longitudinalement; la structure hydraulique doit tre rige en ligne droite avec le canal et

perpendiculairement lcoulement; les dpts de sdiments, dherbes et dautres dbris qui saccumulent en amont

doivent tre enlevs rgulirement; la structure doit aussi tre vrifie rgulirement pour sassurer quelle ne prsente pas

de fissures qui causent des fuites.

En gnral, les marges derreur sont les suivantes :

Canal de mesure :

3,0 %, selon la qualit de linstallation et les conditions dcoulement.Dversoir :

2,0 %, selon la qualit de linstallation et les conditions dcoulement.

Entretien et talonnage des lments primaires

Lentretien et la vrification de lexactitude des lments primaires, raliss de faonrgulire, sont primordiaux pour maintenir la prcision de la mesure. Ces travaux permettentdaugmenter la dure de vie de la structure, de rduire les cots dentretien ou deremplacement ainsi que les erreurs dans les mesures. Les structures hydrauliques doivent

tre rgulirement dbarrasses des dpts de sdiments, dherbes et dautres dbris. Lafrquence de lentretien et de ltalonnage varie selon le type de structure.

Dans le cas dun canal de mesure, on doit sassurer que : la structure hydraulique nest pas dforme; lamont du canal est dpourvu daccumulations de sdiments et de dtritus; le canal soit inspect mensuellement; lexactitude du canal soit vrifie tous les ans.




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Dans le cas dun dversoir, on doit sassurer que : le dversoir ne contient pas de micro-organismes, dalgues et de vgtaux; lamont du dversoir est dpourvu daccumulations de sdiments et de dtritus;

la corrosion ou dautres dommages naltrent pas la structure hydraulique; le dversoir est bien vertical et larte du dversoir, horizontale; lexactitude du dversoir soit vrifie tous les ans.

2.2.2 lments secondairesLes dbitmtres peuvent tre installs autant dans une conduite circulaire surface libre quedans une structure hydraulique de forme gomtrique connue, comme un dversoir ou uncanal de mesure. Leur rle est de mesurer le niveau deau et de le convertir en dbit. Parmices appareils, on trouve principalement le dbitmtre bulle bulle, le dbitmtre ultrasonique,le dbitmtre hauteur-vitesse et les dbitmtres sonde submerge.

Dbitmtre bulle bulle

Le dbitmtre bulle bulle utilise un compresseur interne qui pousse de lair dans un tubesubmerg dans lcoulement. La profondeur de leau est dtermine en mesurant la pressionncessaire pour forcer lair sortir du tube. Lappareil convertit cette profondeur en dbit,selon le type dlment primaire utilis.

Tableau 16 : Avantages et inconvnients du dbitmtre bulle bulle


Installation facile.

Donnes enregistres sur graphique papier etsur mmoire interne autonome.

Prprogramm pour une utilisation avec laplupart des canaux et des dversoirs de toutesdimensions.

Donnes facilement transfrables vers unprogramme de traitement de donnes surordinateur.

Cot assez lev.

Peut sobstruer sil y a beaucoup de MES.

Dbitmtre ultrasonique

Le dbitmtre ultrasonique comporte une sonde qui sinstalle au-dessus du niveau de leau etrequiert peu dentretien. Il mesure le niveau de leau en transmettant une pulsation sonore partir de la sonde et en mesurant le temps que prend lcho pour revenir de la surface deleau. Il faut donc que lespace entre la sonde et la surface de leau demeure libre en touttemps. Le niveau mesur est converti en dbit, selon le type dlment primaire utilis. Cedbitmtre est sensible la prsence de mousse en surface, mais pas aux MES ni auxproduits chimiques.




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Tableau 17 : Avantages et inconvnients du dbitmtre ultrasonique


Donnes enregistres sur graphique papier et

sur mmoire interne autonome. Prprogramm pour une utilisation avec la

plupart des canaux et des dversoirs standardsde toutes dimensions.


Installation un peu plus complexe que le

dbitmtre bulle bulle. Cot assez lev.

Ne convient quaux canaux ouverts assezdgags pour ne pas nuire la propagation et la rception des ultrasons.

Ne convient pas en prsence de mousse.

Dbitmtre hauteur-vitesse

Le dbitmtre hauteur-vitesse comporte une sonde qui sinstalle au fond du canal ou de la

conduite et qui utilise la technologie de leffet Doppler pour mesurer directement la vitessemoyenne de lcoulement. Une sonde de pression intgre mesure la profondeur pourdterminer laire de lcoulement. Lappareil calcule le dbit en multipliant laire delcoulement par la vitesse moyenne.

Tableau 18 : Avantages et inconvnients du dbitmtre hauteur-vitesse



Donnes enregistres sur graphique papier et

sur mmoire interne autonome. Convient des canaux de forme gomtrique

simple o des situations de surcharge, desubmersion, de conduites pleines ou derefoulement peuvent survenir.

Prprogramm pour une utilisation avec laplupart des canaux et des dversoirs de toutesdimensions.


Cot assez lev.

Ne convient quaux canaux ouverts ou des

conduites accessibles. La sonde requiert un nettoyage rgulier

(entartrage).

Dbitmtre sonde submerge

La sonde du dbitmtre sonde submerge sinstalle au fond du canal et mesure la pressionpour dterminer la profondeur de leau. Cette lecture de niveau est convertie en dbit parlappareil, selon le type dlment primaire utilis.




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Tableau 19 : Avantages et inconvnients du dbitmtre sonde submerge



Prprogramm pour une utilisation avec laplupart des canaux et des dversoirs detoutes dimensions.

Donnes enregistres sur graphique papier etsur mmoire interne autonome.


Convient l o il y a de la turbulence, de lavapeur ou de la mousse.

Cot assez lev.

Nettoyage rgulier de la sonde ncessaire(entartrage).

Prcision des lments secondaires

Les facteurs pouvant influer sur la marge derreur de llment secondaire, en conditionsnormales de fonctionnement, sont la qualit de linstallation, ltalonnage, les variationsrapides de dbit, la turbulence, la qualit de leau et la gomtrie de llment primaire.

En gnral, les marges derreur sont les suivantes :

Dbitmtre bulle bulle :Environ 0,35 %, selon la qualit de linstallation, ltalonnage et les conditionsdcoulement.

Dbitmtre ultrasonique :Environ 0,30 %, selon la qualit de linstallation, la qualit de leau (mousse),ltalonnage et les conditions dcoulement.

Dbitmtre hauteur-vitesse :Environ 1,0 %, selon la qualit de linstallation, ltalonnage, la qualit de leau(entartrage) et les conditions dcoulement.

Dbitmtre sonde submerge :Environ 1,0 %, selon la qualit de linstallation, ltalonnage, la qualit de leau

(entartrage) et les conditions dcoulement.

Entretien et mise au point des lments secondaires

Comme mentionn antrieurement, tout appareil de mesure ncessite un entretien et un suivipour assurer son bon fonctionnement. La vrification et la mise au point des appareilsconstituant les lments secondaires du systme de mesure devraient tre effectueshebdomadairement afin de maintenir une prcision acceptable. Linstallation ou leremplacement, le nettoyage interne et les rparations de ces derniers devraient tre confis




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Guid

Rglement su



Tableau 20 : Caractristiques et critres dinstallation des lments de mesure des dbits des coulements surfa

lments primaires lments seco

Dversoirslments de mesure Canaux

Parshall &Palmer-Bowlus Rectangulaire Triangulaire

Dbitmtre

ultrasonique

Dbitmtre bulle

bulle h

Prcision 3,0 % 2,0 % 2,0 % 0,30 % 0,35 %

Conditions dcoulement enamont

Bonne rpartitiondes vitesses

Rectiligne 20 Xhauteur maximale

Rectiligne 20 Xhauteur maximale

S. O. S. O.

Conditions dcoulement enaval

coulement libre Ventilation en aval Ventilation en aval S. O. S. O.

Chenal troit Oui Oui Oui Non Oui

Chenal large Oui Oui Non Oui Oui

coulement laminaire Oui Oui Oui Oui Oui

coulement turbulent Non Non Non Non Oui

Faible dbit Oui Non Oui Non Oui

Fort dbit Oui Oui Non Oui Oui

Mesures ponctuelles Oui Oui Oui Non Non

Possibilit dtre reli unsystme de saisie et detraitement de donnes

Non Non Non Oui Oui

Ncessite un lment primaire S. O. S. O. S. O. Oui Oui

Sensible la qualit de leauOui

(gros dbris)Oui

(dbris, algues)Oui

(dbris, algues)

Oui(mousse, vapeur,

turbulence)

Oui(dbris, grande

quantit de MES)


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Direction des politiques de leau 33Ministre du Dveloppement durable, de lEnvironnement et des Parcs

2.3 Mthode de mesure volumtrique en continuCette mthode sapplique la mesure, en fonction du temps, de volumes deau dans desrservoirs de forme rgulire dont la capacit diffrents niveaux peut tre mesure avecprcision. Lors du remplissage (ou de la vidange) du rservoir, la mesure des niveaux deleau peut tre effectue par un dbitmtre (voir la section 2.2.2 prsentant les dbitmtresappropris aux coulements surface libre) ou un dtecteur de niveaux install dans lerservoir et reli un compteur de vidanges (pour ce faire, le volume de la vidange doittoujours tre identique). Un camion-citerne peut tre considr comme un rservoir et lenombre de vidanges (ou, si le rservoir nest pas compltement plein, la lecture delindicateur de niveau) est inscrit au registre. La mthode volumtrique peut aussi servir la

vrification de lexactitude dautres lments de mesure du dbit.

Lquation suivante traduit la relation entre le dbit, le volume et le temps :

Q = V to :

Q : dbit deau prlev (ex. : en m3/s)

V : volume deau prlev (ex. : en m3)

t : temps du prlvement (ex. : en secondes)

Tableau 21 :Avantages et inconvnients de la mthode de mesure volumtrique en continu


Grande prcision des rsultats.

Faible cot.

Obtention rapide du dbit.

Ncessite de grands rservoirs lors de lamesure de forts dbits.

On trouve quelques applications de la mthode volumtrique la section 4.2 du cahier 7,

intitul Mthodes de mesure du dbit en conduite ouverte et faisant partie du Guidedchantillonnage des fins danalyse environnementale publi par le Centre dexpertise enanalyse environnementale du Qubec.


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Figure 27. Parties dun moulinet hlice

Source : http://echo.epfl.ch/e-drologie/chapitres/chapitre7/chapitre7.html

Figure 28. Diffrents types dappareils de mesure de la vitesseSource : http://www.ottfrance.com/

Slection de la section de contrle et de lappareil de mesureLa section o seffectuent les mesures (section de contrle) est choisie de faon viter quedes obstacles situs en amont ou en aval entranent des variations localises delcoulement telles que des courants de retour, des vortex ou des courants nuls. Le choix delappareil de mesure dpend des conditions dcoulement et de la qualit de leau. Le dbitde leau doit tre constant durant toute la priode de la prise des mesures (variation de lahauteur deau minimale et maximale dau plus 5 %). La hauteur deau doit donc tre mesureet enregistre en continu durant toute cette priode.De plus, les conditions suivantes doivent tre respectes :

Lamont de la section de contrle doit tre droit, exempt daffluents, dobstacles ou detout autre lment pouvant perturber lcoulement sur une distance gale au moins25 fois1 la largeur du cours deau ou du canal.

Durant les mesures, aucune partie du moulinet ne doit affleurer la surface de leau.Ainsi, le choix de lhlice doit tre appropri la hauteur deau minimale o la vitessedoit tre mesure.

Il ne doit pas y avoir dans lcoulement dlments pouvant entraver le fonctionnementdes appareils de mesure (algues, MES grossires, etc.).

Dans le cas dune mesure en canal, celui-ci doit tre de forme rgulire et exempt dedpts ou dalgues sur ses parois.

1Ce ratio nest pas applicable en coulement laminaire.

Courantomtre

acousti ueMoulinet hlice

Courantomtre

lectroma nti


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-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

Largeur en m

Profondeurencm

Figure 29. Emplacement des points de mesure de la mthode de dtermination aire-vitesse encours deau naturel

Figure 30. Emplacement des points de mesure de la mthode de dtermination aire-vitesse en canal

Profil de la rivire Niveau pallier

h

v 20 %

0,8h

Ligne

d'eau

0,2h

0,6

Aire utilise dans le calcul

0

10

20

30

40

50

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88

Largeur en cm

Hauteure

ncm

Niveau palier Niveau d'eauAire utilise dans le calcul

Palier

0,6

h

v 20%


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Dtermination du dbit

Dans un cours deau ou une structure profondeur variable :

Des vitesses moyennes unitaires sont dabord tablies pour chacune des verticales. Ellessont ensuite multiplies par laire de la verticale qui leur correspond pour obtenir des dbitsunitaires. Laddition de tous les dbits unitaires donne le dbit total, selon la formulesuivante :

Q = vv1 x Av1 + vv2 x Av2+ + vn x Avno :

Q : dbit deau prlev (ex. : en m3/s)

vv : vitesse de leau de la verticale (ex. : en m/s)

Av : aire de la verticale (ex. : en m2)

Dans un canal rectangulaire :

La vitesse moyenne obtenue partir de toutes les vitesses mesures est multiplie par lasurface totale de la section mouille.

Q = v x Ao :

v : vitesse dcoulement (ex. : m/s)

A : aire de la section mouille (ex. : en m2)

Courbe hauteur-dbit :

En appliquant la mthode de dtermination aire-vitesse au moulinet hydromtrique diffrents dbits dans un canal de forme dfinie, il est possible dtablir une courbe hauteur-

dbit (figure 31) qui peut servir par la suite estimer le dbit en ne mesurant que la hauteurdeau. Lutilisation de cette mthode peut galement servir vrifier lexactitude dun lmentprimaire.


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3.1.2 Mthodes laide dun traceurMthode de dilution

Le principe de la mthode consiste dterminer le dbit, par linjection dans leau dunesolution contenant un traceur une concentration et un dbit dinjection connus, partir dela concentration finale mesure dans les chantillons de contrle. Lquation doit tenircompte de lindice de rcupration, qui est dfini comme tant lcart entre la moyenne desconcentrations obtenues avec leau dcoulement et la concentration obtenue avec de leaudistille. Cet indice vise liminer le bruit de fond de lcoulement. Dans des conditionsidales, la prcision de cette mthode est de 1 %. Lquation utiliser pour le calcul du

dbit est donc la suivante : Qc = [(Qi x Ci) Cc]x Iro :

Qc : dbit de leau dcoulement

Qi : dbit dinjection du traceur

Ci : concentration du traceur inject

Cc : concentration finale du traceur dans les chantillons de contrle

Ir : indice de rcupration du traceur

Tout ce qui est soluble dans leau, dtectable et mesurable diffrentes concentrations peutservir de traceur. De plus, le traceur doit tre stable chimiquement, non toxique, facile dtecter et prfrablement absent du milieu en amont du point dinjection. Peuvent treutiliss comme traceurs : des lments chimiques, des colorants et des isotopes radioactifs.

La mthode de dilution se prte un coulement turbulent o le brassage permettra de bienmlanger la solution contenant le traceur avec le cours deau. Le dbit de linjection doit treconstant. Il ne doit pas se produire de perte de traceur entre les points dinjection et decontrle. Il ne doit pas non plus y avoir dajout ou de perte deau entre ces points.Lchantillon de contrle est prlev en aval, une distance suffisante pour que

lhomognisation soit complte. Cette homognisation plus ou moins efficace pouvantmener un biais important, il est ncessaire de prlever intervalles rguliers au moins20 chantillons de contrle pendant la priode o le plateau de concentration maximale estatteint.

Il est noter quen appliquant la mthode de dilution dun traceur diffrents dbits (petits,moyens, grands), il est galement possible dtablir une courbe hauteur-dbit qui peut servirde la mme manire que dans la mthode de dtermination aire-vitesse dcriteprcdemment.


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Tableau 24 : Avantages et inconvnients de la mthode par dilution


Applicable divers types dcoulement : enconduite sous pression, en conduite fermeou en canal ouvert.

Dlai pour lobtention du dbit.

Implique beaucoup de manipulations et desanalyses en laboratoire.

Cot associ lapplication de la mthodelev (firme spcialise).

Le MDDEP a adopt, en mars 2007, un protocole dapplication de la mthode de mesure de

dbit par dilution dun traceur dbit constantqui dcrit une faon deffectuer correctementune mesure ponctuelle de dbit en canal ouvert. Ce protocole se trouve la section 5.3 ducahier 7duGuide dchantillonnagedesfinsdanalyseenvironnementaleprcdemment cit.

Dtermination du temps de parcours

Cette mthode consiste injecter rapidement un volume important dun traceur et dterminer la vitesse moyenne de dplacement de ce traceur sur une distance donne. Lairede la section mouille ne doit pas varier sur la distance parcourue par le traceur. La mthodese prte donc davantage aux conduites ou aux canaux quaux cours deau naturels.

Lcoulement doit tre constant sur toute la distance parcourue par le traceur etprfrablement laminaire. Il ne doit pas y avoir dajout ou de perte deau entre le pointdinjection et le point situ la fin de la distance parcourue. La prcision de cette mthodeest de 3 %

Le dbit est obtenu selon la formule suivante :Q = (Dp x A) tp

o :

Q : dbit du courant deau

Dp : distance parcourue par le traceur

A : aire de la section mouille

tp : temps de parcours entre linjection et le passage du point central

du nuage au point de contrle

Cette mthode est dcrite la section 4.1.2 du cahier 7 du Guide dchantillonnage desfins danalyse environnementale.


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Tableau 25 : Avantages et inconvnients de la mthode du temps de parcours


Applicable divers types dcoulement : enconduite sous pression, en conduite ferme ouen canal ouvert.

La perte de traceur naltre pas les rsultats.

Applicable de grands dbits.

Requiert une petite quantit de traceur.

Applicable l o laccessibilit est rduite.

Aucun besoin dappareils sophistiqus ou demesures prcises en laboratoire.

Donne un dbit instantan seulement.

La section transversale et le courant doiventtre uniformes.

Requiert une mesure prcise de lairedcoulement.

Requiert un calcul prcis du temps entre lepoint dinjection et le point de contrle.

La mthode doit tre applique avec minutie.

3.1.3 Mthode de mesure volumtrique

La mthode de mesure volumtrique peut tre utilise pour des mesures de volumeponctuelles, lorsque le dbit est stable (le plus souvent pour de petits volumes, soit infrieurs 1,5 m3/s). Elle consiste remplir un contenant de forme rgulire dont le volume est connuavec une grande prcision et chronomtrer le temps requis pour son remplissage. Pour desvolumes plus importants, on peut utiliser une chelle gradue sur la paroi du rservoir ou une

jauge de niveau afin deffectuer des lectures ponctuelles. Cette mthode est lune des plusprcises, de lordre de 1 %.

On trouve quelques applications de la mthode de mesure volumtrique la section 4.2 ducahier7duGuidedchantillonnagedesfinsdanalyseenvironnementalecit prcdemment.

Tableau 26 : Avantages et inconvnients de la mthode de mesure volumtrique


Grande prcision des rsultats.

Faible cot. Obtention rapide du dbit.

Ncessite de grands rservoirs lors de la

mesure de forts dbits.

3.1.4 Mthode de Manning

La mthode de Manning (mthode de la pente de la ligne deau) est une mthode parlaquelle on peut dterminer le dbit dun coulement surface libre sans installer dlmentprimaire puisque, dans ce cas particulier, cest la conduite qui sert dlment primaire. Ledbit est calcul partir de mesures ponctuelles de niveaux deau prises manuellement ouenregistres en continu avec un lment secondaire. Lutilisation de la mthode est fortement

limite par le fait quelle exige, pour de meilleurs rsultats, une conduit

guide soutien clientele

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