ISO 4359:2022
(Main)Flow measurement structures — Rectangular, trapezoidal and U-shaped flumes
Flow measurement structures — Rectangular, trapezoidal and U-shaped flumes
This document specifies methods for the measurement of flow in rivers and artificial channels under steady or slowly varying flow conditions, using certain types of critical-depth flumes (also known as “standing-wave flumes”). A wide variety of flumes has been developed, but only those critical-depth flumes which have received general acceptance after adequate research and field testing, and which therefore do not require in situ calibration, are considered herein. The flow conditions considered are uniquely dependent on the upstream head, i.e. subcritical flow must exist upstream of the flume, after which the flow accelerates through the contraction and passes through its critical depth (see Figure 1). The water level downstream of the structure is low enough to have no influence upon its performance. This document is applicable to three commonly used types of flumes, covering a wide range of applications, namely rectangular-throated, trapezoidal-throated and U-throated. The hydraulic theory behind this document was presented in Reference [7]. This document is not applicable to a form of flume referred to in the literature (sometimes called a “Venturi” flume) in which the flow remains subcritical throughout. NOTE The Venturi form of flume is based on the same principle as a Venturi meter used within a closed conduit system and relies upon gauging the head at two locations and the application of Bernoulli’s energy formula.
Structures de mesure du débit — Canaux jaugeurs à col rectangulaire, à col trapézoïdal et à col en U
Le présent document spécifie les méthodes pour la mesure du débit des rivières et des canaux artificiels à régime permanent ou à variation lente, au moyen de certains types de canaux jaugeurs à profondeur critique (également appelés «canaux jaugeurs à ressaut»). Un grand nombre de canaux jaugeurs a été mis au point, mais le présent document ne considère que les canaux jaugeurs à profondeur critique qui jouissent d'une reconnaissance unanime s'appuyant sur des travaux de recherche adéquats et des essais in situ, et qui n'ont par conséquent pas besoin d'être étalonnés sur place. Les conditions d'écoulement considérées ne dépendent que de la hauteur de charge en amont; il faut donc qu'il existe un écoulement sous-critique en amont du canal jaugeur, puis que l'écoulement s'accélère en passant par la contraction et atteigne sa profondeur critique (voir Figure 1). Le niveau d'eau en aval de la structure doit être suffisamment bas pour ne pas influer sur ses performances. Le présent document s'applique à trois types de canaux jaugeurs couramment utilisés, couvrant une grande gamme d'applications, à savoir les canaux jaugeurs à col rectangulaire, à col trapézoïdal et à col en U. La théorie hydraulique qui sous-tend le présent document a été présentée dans la Référence [7]. Le présent document n'est pas applicable à un type de canal jaugeur mentionné dans la littérature (parfois appelé canal «Venturi») à travers lequel l'écoulement reste sous-critique. NOTE La forme du canal jaugeur Venturi est fondée sur le même principe qu'un débitmètre Venturi utilisé dans un système de conduite fermée et repose sur la mesure de la charge en deux endroits et l'application de la formule de l'énergie de Bernoulli.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4359
Third edition
2022-12
Flow measurement structures —
Rectangular, trapezoidal and U-shaped
flumes
Structures de mesure du débit — Canaux jaugeurs à col rectangulaire,
à col trapézoïdal et à col en U
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 1
5 Flume types and principles of operation . 3
6 Installation .7
6.1 Selection of site . 7
6.2 Installation conditions . 9
6.2.1 General requirements . 9
6.2.2 Flume structure . 9
6.2.3 Approach channel . 10
6.2.4 Downstream conditions . 11
7 Maintenance .11
8 Measurement of head . .11
8.1 General . 11
8.2 Location of head measurement(s) . 11
8.3 Gauge wells .12
8.4 Zero setting .12
9 General formulae for discharge .12
9.1 Discharge based on critical flow in the flume throat .12
9.2 Discharge based on observed upstream head . 14
9.3 Calculation of stage–discharge relationships . 26
9.4 Approach velocity and coefficient of velocity . 27
9.5 Selection of flume size and shape .29
10 Rectangular-throated flume .29
10.1 Description .29
10.2 Location of head measurement section .30
10.3 Provision for modular flow . 30
10.4 Evaluation of discharge for a given observed upstream head .30
10.5 Computation of stage–discharge relationship .34
10.6 Limits of application .34
11 Trapezoidal-throated flumes .35
11.1 Description . 35
11.2 Location of head measurement section . 35
11.3 Provision for modular flow .36
11.4 Evaluation of discharge — Coefficient method .36
11.5 Computation of stage–discharge relationship .39
11.6 Limits of application . 41
12 U-throated (round-bottomed) flumes .42
12.1 Description . 42
12.2 Location of head measurement section . 43
12.3 Provision for modular flow . 43
12.4 Evaluation of discharge — Coefficient method .44
12.5 Computation of stage–discharge relationship .48
12.6 Limits of application .50
13 Uncertainties of flow measurement . .51
13.1 General . 51
13.2 Combining measurement uncertainties . 52
iii
13.3 Percentage uncertainty of discharge coefficient u*(C) for critical-depth flumes .54
13.4 Uncertainty budget . 55
14 Example of uncertainty calculations .55
14.1 General . 55
14.2 Characteristics — Gauging structure . 55
14.3 Characteristics — Discharge calculation.56
14.4 Characteristics — Discharge coefficient .56
14.5 Characteristics — Gauged head instrumentation .56
14.6 Characteristics — Throat width . 57
14.7 Overall uncertainty in discharge . 57
Annex A (informative) Simplified head discharge relationships for flumes .59
Annex B (informative) Introduction to measurement uncertainty .64
Annex C (informative) Sample measurement performance for use in hydrometric worked
examples .73
Annex D (informative) Spreadsheets for use with this document .76
Bibliography .79
iv
Foreword
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bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
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constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
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the World Trade Organizatio
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4359
Troisième édition
2022-12
Structures de mesure du débit —
Canaux jaugeurs à col rectangulaire, à
col trapézoïdal et à col en U
Flow measurement structures — Rectangular, trapezoidal and
U-shaped flumes
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Types de canaux jaugeurs et principes de fonctionnement . 3
6 Installation .8
6.1 Choix de l'emplacement . 8
6.2 Conditions d'installation . 9
6.2.1 Exigences générales . 9
6.2.2 Structure du canal jaugeur . 9
6.2.3 Chenal d'approche . 10
6.2.4 Conditions en aval . 11
7 Entretien .11
8 Mesurage de la charge . .12
8.1 Généralités .12
8.2 Point(s) de mesure de la charge . 12
8.3 Puits du limnigraphe .12
8.4 Réglage du zéro . 13
9 Formules générales du débit .13
9.1 Débit fondé sur le débit critique dans le col du canal jaugeur .13
9.2 Débit fonction de la charge observée en amont . 15
9.3 Calcul de la relation hauteur/débit . 27
9.4 Vitesse d'approche et coefficient de vitesse . 27
9.5 Sélection de la taille et de la forme du canal jaugeur .29
10 Canal jaugeur à col rectangulaire.29
10.1 Description .29
10.2 Emplacement de la section de mesure de la charge .30
10.3 Dispositions intéressant les écoulements modulaires .30
10.4 Évaluation du débit pour une hauteur de charge observée donnée . 31
10.5 Calcul de la relation hauteur/débit .34
10.6 Limites d'application . 35
11 Canaux jaugeurs à col trapézoïdal .36
11.1 Description . 36
11.2 Emplacement de la section de mesure de la charge .36
11.3 Dispositions intéressant les écoulements modulaires .36
11.4 Évaluation du débit — Méthode des coefficients . 37
11.5 Calcul de la relation hauteur/débit .40
11.6 Limites d'application . 42
12 Canaux jaugeurs à col en U (à fond arrondi) .43
12.1 Description . 43
12.2 Emplacement de la section de mesure de la charge .44
12.3 Dispositions intéressant les écoulements modulaires .44
12.4 Évaluation du débit — Méthode des coefficients . 45
12.5 Calcul de la relation hauteur/débit .49
12.6 Limites d'application . 51
13 Incertitudes relatives à la mesure de débit .52
13.1 Généralités . 52
13.2 Combinaison d'incertitudes de mesure . 53
iii
13.3 Pourcentage d'incertitude du coefficient de débit u*(C) pour les canaux jaugeurs
à profondeur critique .55
13.4 Bilan d'incertitude .56
14 Exemples de calculs d'incertitude .56
14.1 Généralités .56
14.2 Caractéristiques — Structure de jaugeage .56
14.3 Caractéristiques — Calculs de débit . 57
14.4 Caractéristiques — Coefficient de débit . 57
14.5 Caractéristiques — Instrumentation de charge mesurée . 57
14.6 Caractéristiques — Largeur du col .58
14.7 Incertitude globale sur le débit .58
Annexe A (informative) Relations hauteur/débit simplifiées pour les canaux jaugeurs.60
Annexe B (informative) Introduction à l'incertitude de mesure .65
Annexe C (informative) Performance des essais de mesure à utiliser à titre d'exemple
en hydrométrie .74
Annexe D (informative) Tableurs à utiliser avec le présent document .77
Bibliographie .80
iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
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engagement.
...
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