La mesure des précipitations est l'une des plus complexes
en météorologie car on observe une forte variation spatiale selon
le déplacement de la perturbation, le lieu de l'averse, la topographie
et les obstacles géographiques locaux gênant sa captation.
On exprime généralement les précipitations
en hauteur ou lame d'eau précipitée par unité de surface
horizontale (mm). Si on rapporte cette hauteur d'eau à l'unité
de temps, il s'agit d'une intensité (mm/h). Rappelons que :
1 mm = 1 l/m2 = 10 m3/ha
La précision de la mesure est au mieux de l'ordre de
0,1 mm. En Suisse, toute précipitation supérieure à 0,5
mm est considérée comme pluie effective.
L'enregistrement des pluies en général, et des
averses en particulier, se fait au moyen de divers appareils de mesure. Les
plus classiques sont les pluviomètres et les pluviographes, à
enregistrement mécano-graphique ou digital. Au contraire de ces approches
ponctuelles, il existe aussi des méthodes de mesures globales fondées
sur les méthodes radar et la télédétection. Seule
la méthode « radar » est abordée dans le présent
cours.
Le pluviomètre
est l'instrument de base de la mesure des précipitations liquides ou
solides. Il indique la pluie globale précipitée dans l'intervalle
de temps séparant deux relevés. Le pluviomètre est généralement
relevé une fois par jour (en Suisse, tous les matins à 7h30).
La hauteur de pluie lue le jour j est attribuée au jour j-1 et
constitue sa "pluie journalière" ou "pluie en 24 heures". Si la station
pluviométrique est éloignée ou difficile d'accès,
il est recommandé de recourir au pluviomètre totalisateur. Cet
appareil reçoit les précipitations sur une longue période
et la lecture se fait par mesure de la hauteur d'eau recueillie ou par pesée.
En cas de neige ou de grêle on procède à une fusion avant mesure.
Un
pluviomètre se compose d'une bague à arête chanfreinée,
l'orifice qui surmonte un entonnoir conduisant au récepteur (seau).
Pour uniformiser les méthodes et minimiser les erreurs, chaque
pays a dû fixer les dimensions des appareils et les conditions d'installation.
Chaque pays a pourtant son type de pluviomètre, dont les caractéristiques
sont toutefois peu différentes. En France, c'est le type SPIEA
qui est utilisé (surface réceptrice de 400 cm2) ;
en Suisse, nous utilisons le pluviomètre de type Hellmann, d'une
surface de 200 cm2 (Fig.7.1).
La
quantité d'eau recueillie est mesurée à l'aide d'une
éprouvette graduée. Le choix du site du pluviomètre
est très important. Les normes standards sont basées sur
le principe qu'un site est représentatif et caractérisé
par l'absence d'obstacles à proximité.
Fig. 7.1 - Pluviomètre de Hellmann.
La hauteur au-dessus du sol de la bague du pluviomètre
est également déterminante pour une mesure correcte de la pluie.
En effet, les effets du vent créent un déficit en eau, dans le
cas où le pluviomètre serait en position élevée.
Aussi, malgré les erreurs de captation, les normes OMM (1996) préconisent
que la surface réceptrice des pluviomètres (et pluviographes)
soit horizontale et située à 1,50 m au-dessus du sol ; cette
hauteur permet de placer facilement l'appareil et évite les rejaillissements.
7.1.2 Les pluviographes
Le pluviographe
se distingue du pluviomètre en ce sens que la précipitation, au
lieu de s'écouler directement dans un récipient collecteur, passe
d'abord dans un dispositif particulier (réservoir à flotteur,
augets, etc) qui permet l'enregistrement automatique de la hauteur instantanée
de précipitation. L'enregistrement est permanent et continu, et permet
de déterminer non seulement la hauteur de précipitation, mais
aussi sa répartition dans le temps donc son intensité. Les pluviographes
fournissent des diagrammes de hauteurs de précipitations cumulées
en fonction du temps. Il en existe deux types principaux utilisés en
Europe.
L'accumulation de la pluie dans un réservoir cylindrique
est enregistrée par l'élévation d'un flotteur. Lorsque
le cylindre est plein, un siphon s'amorce et le vide rapidement. Les mouvements
du flotteur sont enregistrés par un tambour rotatif à vitesse
constante, entouré d'un papier, et déterminent le tracé
du pluviogramme.
Cet appareil comporte, en dessous de son entonnoir de collecte
de l'eau, une pièce pivotante dont les deux compartiments peuvent recevoir
l'eau tour à tour (augets basculeurs). Quand un poids d'eau déterminé
(correspondant en général à 0,1 ou 0,2 mm de pluie) s'est
accumulé dans un des compartiments, la bascule change de position : le
premier auget se vide et le deuxième commence à se remplir (Fig.
7.2). Les basculements sont comptés soit mécaniquement avec enregistrement
sur papier enroulé autour d'un tambour rotatif, soit électriquement
par comptage d'impulsions (par exemple système MADD) : appareil
permettant l'acquisition d'événements en temps réel, développé
par l'HYDRAM en 1983. Les pluviographes à augets basculeurs sont actuellement
les plus précis et les plus utilisés (Fig. 7.3).
Fig. 7.2 - Principe des augets basculeurs.
Fig.
7.3 - Pluviographe, augets basculeurs et système d'enregistrement MADD.
Le
radar (Radio Detection And Ranging) est devenu un instrument d'investigation
et de mesure indispensable en physique de l'atmosphère. La mesure des
précipitations est rendue possible par la forte influence que les hydrométéores
exercent sur la propagation des ondes électromagnétiques de faible
longueur d'onde. Le radar permet ainsi de localiser et de suivre le déplacement
des nuages. Certains radars peuvent estimer l'intensité de la précipitation,
avec cependant quelques difficultés dues à la calibration.
L'avantage essentiel du radar, par rapport à un réseau
classique de pluviographes, réside dans sa capacité d'acquérir,
depuis un seul point, de l'information sur l'état des systèmes
précipitants intéressant une vaste région (--> 105
km2). La portée d'un radar oscille entre 200 et 300 km.
De nombreuses sources d'erreur affectent toutefois la qualité
des estimations de précipitation par radar. Un des points sensibles est
la nécessité de trouver une relation moyenne pour la transformation
des réflectivités des cibles en intensité des précipitations.
Malgré l'incertitude des résultats, le radar est un des seuls
instruments permettant la mesure en temps réel sur l'ensemble d'un bassin
versant et il est, par conséquent, très utile pour la prévision
en temps réel. Il permet une bonne représentation des phénomènes
dans un rayon d'environ 100 km.
Les erreurs instrumentales sont multiples ; elles ont presque
toutes pour conséquence de sous-estimer les quantités précipitées.
On distingue :
Les erreurs de captation (5 à 80 %) : pluie inclinée,
fortes pentes, turbulences du vent autour du pluviomètre.
Les erreurs de l'instrument (environ 0,5 %) : déformation de
l'appareil de mesure (par exemple déformation du papier enregistreur).
Les erreurs dues aux rejaillissements (environ 1%).
Les pertes par mouillage (environ 0,5 %) : déficit équivalent
à l'eau qui humecte les parois intérieures du pluviomètre.
Les erreurs dues à l'évaporation dans le récipient
(environ 1%).
Les erreurs propres aux pluviographes : en cas de fortes pluies, la
vidange du système à siphon, et respectivement la vitesse de
basculement des augets peuvent être trop lentes. Des pertes d'eau au
moment du basculement des augets peuvent aussi avoir lieu.
Les erreurs d'observation sont en principe systématiques mais
ne sont pas trop graves du moment que l'on ne change pas d'observateur (possibilité
de corrections).
Les erreurs de positionnementde l'appareil (on peut avoir
une bonne mesure mais de quelque chose de "faux").
Les erreurs de représentativité spatiale ou d'échantillonnage
sont difficiles à estimer, car nous ne savons pas dans quelle mesure
les quantités recueillies ponctuellement sont représentatives
du volume total d'eau précipitée sur l'ensemble du bassin. Le
manque de précision des ces appareils de mesure classiques, ainsi que
leur coût en entretien ont motivé des chercheurs à développer
de nouveaux systèmes basés sur une technologie de pointe. Ce
thème sera abordé dans le chapitre 8-Contrôle, organisation
et traitement des données.
Les facteurs qui conditionnent l'évaporation sont les
suivants : les rayonnements solaires et atmosphériques, la température
de l'eau et de l'air, l'humidité de l'air, la pression atmosphérique,
le vent, la profondeur et la dimension de la nappe d'eau, la qualité
de l'eau et les caractéristiques du bassin (exposition des versants au
soleil, au vent, pentes, sol,...). Certains de ces paramètres (facteurs
météorologiques) sont facilement mesurables. La figure 7.4 montre
une station météo équipée de l'ensemble des instruments
de mesures de ces paramètres.
On mesure couramment le rayonnement solaire parvenant au sol.
Les mesures portent d'une part sur l'intensité du rayonnement direct,
et d'autre part sur le rayonnement global tant sous forme de rayonnement diffus
que sous forme de rayonnement direct. Les instruments utilisés sont désignés
sous le nom général d'actinomètres. Pour la mesure
du rayonnement net, on utilise des pyranomètres à thermopiles,
à lames ou plus rarement à distillation.
Il existe plusieurs appareils, nommés héliographes,
qui évaluent chaque jour la durée totale de l'insolation pour
une station. Ils déterminent la somme des intervalles de temps au cours
desquels l'intensité du rayonnement solaire direct a dépassé
un certain seuil.
L'instrument de mesure de la température est le thermomètre.
Il mesure la dilatation d'un liquide ou d'un solide à fort coefficient
de dilatation, ce qui permet d'en déduire la température. Les
plus courants sont les thermomètres à mercure, à alcool
et à toluène. Citons ici le thermomètre à maxima,
qui est capable de retenir la valeur maximale diurne en utilisant la capillarité.
La
mesure de la température de l'air exige quelques précautions
en raison des effets perturbateurs, principalement ceux du rayonnement.
Il est donc nécessaire de protéger le thermomètre
en le mettant sous un abri météorologique (Fig. 7.5).
Ces abris météorologiques abritent en général
d'autres instruments tels qu'un barographe ou un psychromètre par
exemple. La forme et la position de l'abri sont normalisées (2 m).
L'abri doit être peint en blanc, avec la porte orientée au
nord et des jalousies (normes OMM).
On mesure le taux d'humidité dans l'air avec un instrument
appelé
hygromètre . Les plus simples sont les hygromètres organiques.
Ils sont basés sur la propriété des substances organiques
de se contracter ou se dilater selon l'humidité. Le cheveu humain, dégraissé,
s'allonge de 2,5 % lorsque l'humidité relative passe de 0 à 100
%. La lecture peut être aisément faite sur un tambour ou sur un
cadran qu'on étalonne en fonction de l'humidité relative. L'appareil
relié à un système d'enregistrement constitue un hygrographe.
Pour la détermination simultanée de la température
de l'air et de l'humidité, on utilise un
psychromètre . Celui-ci est constitué d'un thermomètre
à bulbe sec qui détermine la température ambiante et d'un
thermomètre à bulbe mouillé (bulbe entouré d'un
linge humide) qui mesure la température après ventilation de l'instrument.
Le principe du psychromètre consiste à déduire l'humidité
de l'air des deux températures indiquées respectivement par le
thermomètre sec et le thermomètre mouillé, à 0,1
°C près. Cet appareil est le plus précis pour la mesure de l'humidité.
Il existe divers instruments mesurant la pression atmosphérique.
On distingue d'abord le baromètre à liquide ; le mercure
est le plus souvent utilisé à cause de sa densité 13.6
fois supérieure à celle de l'eau. On a parfois recourt à
un baromètre mécanique ou aéroïde, installé
sous abri météorologique. Il peut se rattacher à un système
d'enregistrement (stylo) ; on obtient ainsi un barographe mesurant la pression
en fonction du temps.
Les instruments de mesure du vent sont de deux types ;
certains évaluent la vitesse, d'autres la direction. En surface, les
anémomètres mesurent la vitesse du vent. Ils sont installés
à 10 mètres au-dessus du sol, à un endroit dégagé
de tout obstacle (bâtiment, arbre,...). Les plus fréquemment utilisés
sont les anémomètres totalisateurs, constitués de trois
ou quatre branches terminées respectivement par une coupelle hémisphérique.
Le système se rattache aussi à un dispositif d'enregistrement
pour former un ensemble appelé anémographe. Pour la mesure en
altitude troposphèrique, on se sert d'un ballon rempli d'hydrogène
qui s'élève dans l'atmosphère. Connaissant sa vitesse d'ascension
et son déplacement horizontal en fonction du temps, on calcule aisément
la vitesse du vent qui l'entraîne. La direction du vent est, quant à
elle, déterminée à l'aide d'une girouette ou d'une
manche à air. La direction du vent est donnée selon les points
cardinaux (cf. Fig. 7.4).
Les
évaporimètres simulent l'évaporation naturelle
en évaporant de l'eau distillée à travers une surface poreuse.
Le plus simple de ces appareils est l'évaporimètre de Piche. Il
est constitué d'un tube d'où l'eau s'évapore à travers
la surface de papier filtre. La baisse du niveau de l'eau est directement lisible
sur le tube calibré et le taux d'évaporation est alors calculé
par unité de surface de papier filtre.
Les balances d'évaporation mesurent l'évaporation
en continu par diminution du poids de l'eau placée dans un plateau sous
abri. Elles ne sont pas très représentatives de l'évaporation
naturelle en raison de leur faible surface libre. De plus, le faible volume
de l'eau favorise le rôle thermique des parois.
Il existe différents types de
bacs d'évaporation
. Ce sont des bassins de 1 à 5 mètres de diamètre
et de 10 à 70 cm de profondeur, posés sur ou dans le sol
(bacs enterrés) ou encore dans l'eau (bacs flottants). Dans tous
les cas, on doit maintenir le niveau de l'eau à faible distance
au-dessous du bord du bac. Les variations du niveau d'eau du bac, mesurées
à des intervalles fixes, sont le reflet de l'intensité de
l'évaporation.
Les verrières sont constituées d'un cadre métallique
sans fond, de 1 m2 de section, posé sur le sol. Une vitre
inclinée recouvre ce châssis. L'eau du sol s'évapore et
la vapeur se condense sur la paroi froide de la vitre. L'eau condensée
est alors collectée par une gouttière et recueillie dans un récipient.
Ce type de mesure doit cependant subir des corrections pour tenir compte des
effets du vent et de la température à l'air libre.
Le
lysimètre est une cuve étanche enterrée, à
parois verticales, ouverte en surface et remplie par une portion de terrain
d'une épaisseur de 0,5 à 2 mètres. La végétation
et les conditions à chaque niveau, surtout la teneur en eau, sont maintenues
sensiblement identiques à celles du terrain en place. Les variations
de stock d'eau peuvent alors être mesurées avec précision.
Le lysimètre est pourvu à sa base d'un dispositif
recueillant l'eau de drainage. On peut déduire l'évaporation à
la surface du terrain de ces variations de stock par pesée, ou encore
des mesures de l'eau du sol et de drainage et des données de précipitations
indiquées par un pluviomètre à proximité. L'aire
horizontale de la portion de terrain isolé doit être suffisamment
grande pour obtenir une bonne précision de la hauteur d'eau évaporée,
en théorie à 0,01 mm près.
Fig. 7.7 - Schéma d'une cuve lysimétrique
(Tiré de Musy et Soutter, 1991).
La mesure de l'évapotranspiration est une mesure complexe.
A l'inverse des autres termes du bilan hydrique, elle est le plus souvent indirecte
(en procédant par bilan hydrologique sur une parcelle expérimentale
ou sur un bassin versant). Cependant, la mesure de l
'évapotranspiration réelle (Etr) peut être
effectuée de façon ponctuelle et directe en se basant par exemple,
sur les pertes en eau d'une case lysimétrique portant de la végétation.
L'
évapotranspiration de référence ET0
est calculée directement à partir de mesures liées au pouvoir
évaporant de l'air (température, humidité, pression, etc.).
On appelle
hydrométrie l'ensemble des techniques de mesures des différents
paramètres caractérisant les écoulements dans les cours
d'eau naturels ou artificiels et dans les conduites. Les deux variables principales
qui caractérisent l'écoulement sont :
La cote de la surface d'eau libre, notée H et exprimée
en mètre. Sa mesure concerne la limnimétrie.
Le débit du cours d'eau, noté Q et exprimé
en m3/s ou l/s, représentant le volume total d'eau qui s'écoule
à travers une section droite du cours d'eau pendant l'unité
de temps considérée. Sa mesure est du ressort de la débitmétrie.
Le niveau d'eau dans un canal est facilement observable, mais
n'est représentatif que de la section d'observation et peut être
soumis à des modifications dans le temps. Seule la variable débit
reflète physiquement le comportement du bassin versant, et peut être
interprétée dans le temps et l'espace. Généralement,
on ne dispose pas d'une mesure directe et continue des débits mais d'un
enregistrement des variations de la hauteur d'eau en une section donnée
(station hydrométrique). On passe alors de la courbe des hauteurs d'eau
en fonction du temps H=f(t) (appelée
limnigramme ) à celle des débits Q=f(t) (appelée
hydrogramme ) par l'établissement d'une courbe
de tarage Q=f(H) (Fig. 7.8).
Fig. 7.8 - Passage d'un limnigramme à un hydrogramme
par l'intermédiaire de la courbe de tarage.
La détermination de la courbe de tarage est généralement
effectuée au moyen de campagnes de mesures de débits épisodiques,
dont la fréquence est un élément essentiel de la qualité
et de la précision des données ainsi obtenues. Le nombre de points
nécessaire à l'établissement d'une courbe de tarage est
de 10 minimum, répartis entre les basses et les hautes eaux. On appelle
jaugeage l'ensemble des opérations destinées à
mesurer le débit d'une rivière. Vous pouvez voir ici un film présentant
la méthode de jaugeage (RealMedia, 2.1
Mo).
Il est nécessaire de procéder régulièrement
à des vérifications de la courbe de tarage au cours du temps,
pour tenir compte d'éventuelles déficiences de l'appareil de mesure
ou modifications de la section du cours d'eau (voir Fig 7.8 bis).
Fig. 7.8 bis - Courbe de tarage pour différentes sections
d'un même cours d'eau.
La mesure des hauteurs d'eau (la limnimétrie) ou de
la variation d'un plan d'eau s'effectue généralement de manière
discontinue par la lecture d'une règle graduée (échelle
limnimétrique) fixée sur un support. Pour connaître en continu
les variations d'un plan d'eau, on utilise des limnigraphes qui fournissent
sur un support un enregistrement continu des variations du niveau d'eau dans
la rivière en fonction du temps (enregistrement graphique sur bande papier,
enregistrement magnétique sur cassette, etc.).
Le
limnimètre est l'élément de base des dispositifs
de lecture et d'enregistrement du niveau de l'eau : il est constitué
le plus souvent par une échelle limnimétrique (Fig.
7.9) qui est une règle ou une tige graduée en métal
(éventuellement en bois ou en pierre), placée verticalement
ou inclinée, et permettant la lecture directe de la hauteur d'eau
à la station. Si l'échelle est inclinée, la graduation
est corrigée en fonction de l'angle d'inclinaison avec la verticale.
La lecture de l'échelle limnimétrique se fait généralement
au demi-centimètre près. Le zéro de l'échelle
limnimétrique doit être placé au-dessous des plus
basses eaux possibles dans les conditions de creusement maximum du lit
dans la section de contrôle, et ce pour ne pas avoir de cotes négatives.
Fig. 7.9 - Echelles limnimétriques
inclinée et verticale.
Le
limnigraphe à flotteur
est un appareil qui maintient un flotteur à la surface de l'eau
grâce à un contrepoids, par l'intermédiaire d'un câble
et d'une poulie. Le flotteur suit les fluctuations du niveau d'eau, qui
sont reportées sur un graphe solidaire d'un tambour rotatif (à
raison d'un tour par 24h ou par semaine ou par mois). La précision
de la mesure est de 5 mm environ.
Fig. 7.10 - Schéma du limnigraphe
à flotteur.
7.3.1.3 Le limnigraphe "bulle à bulle"
Le
limnigraphe à pression
ou "bulle à bulle", mesure les variations de pression
causées par les changements de niveau d'eau. Cet appareil comprend
une bonbonne de gaz comprimé, un dispositif de contrôle de
pression et un tube immergé relié à la bonbonne.
Un débit d'air constant sous pression est envoyé au fond
de la rivière. Par un manomètre à mercure, on mesure
la pression de l'air dans le tube qui est proportionnelle à la
hauteur d'eau au-dessus de la prise installée dans la rivière.
Les sondes destinées à remplacer les échelles
limnimétriques et autres limnigraphes classiques, permettent l'automatisation
du réseau de mesures des hauteurs d'eau. Le point commun de la plupart
de ces capteurs est l'emploi de paramètres électriques qui varient
en fonction d'une pression exercée sur le système. Citons à
titre d'exemple le capteur capacitif et le capteur à ultrasons. Le capteur
capacitif, principal instrument de mesure utilisé à l'HYDRAM,
est notamment basé sur le principe du condensateur. Une variation de
la distance entre les deux plaques du condensateur induit une variation de tension
mesurable. L'appareil, constitué d'une plaque fixe et d'une plaque mobile
selon la pression, peut ainsi mesurer des différences de hauteur d'eau
lorsqu'on l'immerge verticalement dans le cours d'eau. La pression de l'eau
est transmise par l'intermédiaire d'une membrane solidaire de la partie
mobile du condensateur.
7.3.2 La mesure des débits
Pour mesurer le débit d'un écoulement naturel
(cours d'eau, canal, dérivation...), il existe quatre grandes catégories
de méthodes.
Les méthodes "volumétriques" (oujaugeage capacitif)
permettent de déterminer le débit directement à partir
du temps nécessaire pour remplir d'eau un récipient d'une contenance
déterminée. Compte tenu des aspects pratiques inhérents
à la méthode de mesure (taille du récipient nécessaire,
incertitude sur la mesure du temps, aménagement spécifique éventuel),
cette méthode n'est généralement pratiquée que
pour des débits très faibles, quelques l/s au plus.
Les méthodes "d'exploration du champ de vitesse" consistent
à déterminer la vitesse de l'écoulement en différents
points de la section, tout en mesurant la surface de la section mouillée.
Ces techniques nécessitent un matériel spécifique (moulinet,
perche, saumon, courantomètre...) et un personnel formé à
son utilisation. Parmi les nombreuses méthodes d'exploration du champ
de vitesse, les jaugeages au moulinet et au flotteur sont présentés
ci-dessous, ainsi que le principe de fonctionnement des capteurs électromagnétiques.
Les méthodes "hydrauliques" tiennent compte des forces qui
régissent l'écoulement (pesanteur, inertie, viscosité...).
Ces méthodes obéissent aux lois de l'hydraulique.
Les méthodes "physico-chimiques" prennent en compte les variations,
lors de l'écoulement, de certaines propriétés physiques
du liquide (concentration en certains éléments dissous). Ces
méthodes consistent généralement à injecter dans
le cours d'eau un corps en solution, et à suivre l'évolution
de sa concentration au cours du temps. Ce sont les méthodes dites «par
dilution» ou encore «chimique».
Toutes ces méthodes de mesures des débits nécessitent
généralement un régime d'écoulement en régime
fluvial, sauf les jaugeages chimiques, qui sont appropriés en cas d'écoulement
torrentiel.
Rappelons que la vitesse d'écoulement n'est jamais
uniforme dans la section transversale d'un cours d'eau. Le principe de cette
méthode consiste donc à calculer le débit à partir
du champ de vitesse déterminé dans une section transversale du
cours d'eau (en un certain nombre de points, situés le long de verticales
judicieusement réparties sur la largeur du cours d'eau). Parallèlement
à cette exploration du champ de vitesse, on relève le profil en
travers du cours d'eau en mesurant sa largeur et en effectuant des mesures de
profondeur.
Le débit Q [m3/s] s'écoulant
dans une section d'écoulement S [m2] d'une rivière
peut être défini à partir de la vitesse moyenne V
[m/s] perpendiculaire à cette section par la relation :
Q = V ´ S.
La section d'écoulement peut être évaluée
en relevant la profondeur d'eau en diverses verticales réparties régulièrement
sur toute la largeur. Plusieurs méthodes permettent de déterminer
la vitesse moyenne de l'eau.
1. Le jaugeage au moulinet
Le moulinet
hydrométrique (cf. Fig. 7.13) permet de mesurer la vitesse ponctuelle
de l'écoulement. Le nombre de mesures sur une verticale est choisi de
façon à obtenir une bonne description de la répartition
des vitesses sur cette verticale. De manière générale,
on fera entre 1, 3 ou 5 mesures suivant la profondeur du lit.
Fig. 7.12 - Débit et champ des vitesses
à travers une section.
La vitesse d'écoulement est mesurée en chacun
des points à partir de la vitesse de rotation de l'hélice située
à l'avant du moulinet (nombre de tours n par unité de temps).
La fonction v = f (n) est établie par une opération d'étalonnage
(courbe de tarage du moulinet). Suivant le mode opératoire adopté
pour le jaugeage, le moulinet peut être monté sur une perche rigide
ou sur un lest profilé appelé "saumon" (Fig. 7.13).
Fig. 7.13 - Adaptation du moulinet aux différents
modes opératoires.
Dans le cas du montage sur perche, le moulinet peut être
manœuvré de deux manières :
directement par l'opérateur placé dans l'écoulement
(jaugeage à gué), la perche reposant sur le fond du lit du cours
d'eau. Cette méthode est utilisable dans des sections de profondeur
inférieure à 1 mètre et avec des vitesses d'écoulement
inférieures à 1 m/s.
à partir d'une passerelle, la perche étant suspendue à
un support permettant les déplacements verticaux.
Les différents modes opératoires du jaugeage
au moulinet monté sur un lest sont présentés dans le tableau 7.1.
Tableau 7.1. – Méthodes et limites
des différents modes opératoires du jaugeage au moulinet monté
sur un lest.
Modes opératoires
Limites de la méthode
Mesures à
partir d'un pont
Profondeur
< 10 m et vitesse < 2 m/s
Mesure à
l'aide d'un canot (Fig. 7.14)
Profondeur
< 10 m et vitesse < 2 m/s
Mesures à
partir de stations téléphériques
Lorsque
les vitesses à mesurer dépassent 3 m/s.
Mesures à
partir d'un bateau mobile
Lorsque
la rivière est large (> 200 m), uniforme et sans présence
de hauts-fonds afin d'y manœuvrer facilement.
Finalement, le calcul de la vitesse moyenne de l'écoulement
sur l'ensemble de la section S de longueur L se fait par intégration
des vitesses vi définies en chacun des points de la
section de profondeur pi (variant pour chaque verticale de
0 à une profondeur maximale P) et d'abscisse xi(variant pour chaque verticale de 0 à L) :
(7.1)
L'énorme
avantage de la méthode du moulinet est d'être une technique
éprouvée quel que soit son mode opératoire. Le moulinet
reste l'appareil le plus utilisé pour la mesure des débits
en rivière par exploration du champ des vitesses. Cependant cette
méthode nécessite un matériel lourd ainsi qu'un personnel
nombreux et de qualité.
Fig. 7.14 - Jaugeage au moulinet à
l'aide d'un bateau.
2. Le jaugeage au flotteur
Lorsque le jaugeage au moulinet ne peut pas être effectué en
raison de vitesses et de profondeurs excessives ou au contraire trop faibles,
ou de la présence de matériaux en suspension, il est possible
de mesurer la vitesse d'écoulement au moyen de
flotteurs . Il s'agit dans cette méthode de mesurer uniquement
des vitesses de surface, ou plus exactement les vitesses dans la tranche superficielle
de l'écoulement (les 20 premiers centimètres environ).
Les flotteurs peuvent être soit artificiels (bouteilles en plastiques)
soit naturels (arbres, grosses branches, etc.). Le déplacement horizontal
d'un flotteur de surface durant un temps t permet de déterminer la vitesse
de l'écoulement de surface. Plusieurs mesures de vitesse du flotteur
doivent être réalisées. La moyenne de ces mesures est ensuite
multipliée par un coefficient approprié pour obtenir la vitesse
moyenne de l'élément de section. En général, la
vitesse moyenne dans la section est de l'ordre de 0,4 à 0,9 fois la vitesse
de surface.
Cette méthode donne de bonnes approximations du débit, parfois
suffisantes pour les études envisagées.
3. Les sondes électromagnétiques
Différents principes de mesure peuvent être mis
en œuvre basés sur le développement récent des instruments
utilisant des sondes électromagnétiques. On peut citer :
Les mesures au capteur électromagnétique, basés
sur l'application de la loi d'induction de Faraday selon laquelle un conducteur
électrique traversant perpendiculairement un champ magnétique
induit une tension. En débitmétrie, cette tension est proportionnelle
à la vitesse de passage du liquide considéré et est indépendante
des caractéristiques du liquide à mesurer telles que densité,
viscosité, conductivité électrique, mais non des caractéristiques
de sa charge particulaire.
Les capteurs à ultrason Doppler, fixés sur un coté
de l'écoulement, émettent un signal ultrasonique dans le flux
du liquide. Lorsque ce signal est réfléchi par les particules
solides ou les bulles d'air, sa fréquence se modifie proportionnellement
à la vitesse du fluide. On peut signaler ici l'existence d'un « profileur »
de courant à effet Doppler, l'ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)
qui permet de mesurer des profils verticaux de la vitesse de l'eau, en utilisant
l'énergie acoustique.
Les mesures au capteur à ultrason de transfert, basés
sur la vitesse de transfert en fonction du courant.
Ce domaine de la débitmétrie est caractérisé
par la diversité des facteurs à prendre en compte et par les multiples
principes de mesures susceptibles d'être mis en œuvre. Le choix d'un appareil
suppose que, préalablement toutes les conditions d'utilisation soient
identifiées avec rigueur.
La construction d'un déversoir ou d'un canal calibré (Fig. 2.15)
pour la détermination des débits d'un cours d'eau a pour but l'obtention
d'une relation entre le niveau de l'eau H et le débit Q aussi stable
que possible, et en principe sans jaugeage sur le terrain. Le débit est
alors obtenu par des formules hydrauliques et par étalonnage sur modèles.
Les canaux jaugeurs et les déversoirs calibrés sont notamment
utilisés dans le cas de petits cours d'eau aux lits étroits, instables,
encombrés de blocs et à faible tirant d'eau, pour lesquels l'installation
de stations à échelles limnimétriques et l'exécution
de jaugeages au moulinet ne sont pas recommandés. Leur fonctionnement
obéit aux lois de l'hydraulique classique.
Fig. 7.15 - Déversoir triangulaire
en minc34 paroi et canal de Venturi.
Cette méthode de
jaugeages par dilution s'applique à des torrents ou des rivières
en forte pente où l'écoulement est turbulent ou pour lesquels
on ne trouve pas de section se prêtant à des jaugeages au moulinet.
Le principe général consiste à injecter
dans la rivière une solution concentrée d'un traceur (sel, colorant,...)
et à rechercher dans quelle proportion cette solution a été
diluée par la rivière, par prélèvements d'échantillons
d'eau à l'aval du point d'injection (Fig. 7.16). Cette dilution est notamment
fonction du débit, supposé constant le long du tronçon,
concerné pendant la durée de la mesure. On a la relation suivante
dans laquelle le rapport C1 / C2 représente
la dilution :
(7.2)
Où :
Q : débit du cours d'eau [l/s] ;
C1: concentration de la solution injectée
dans le cours d'eau [g/l] ;
C2: concentration de la solution restante
dans des échantillons prélevés à l'aval du point
d'injection dans le cours d'eau [g/l] ;
k : coefficient caractéristique du procédé
et du matériel utilisé.
Fig. 7.16 - Principe du jaugeage par dilution; mode
opératoire.
Les conditions suivantes sont nécessaires pour
que les méthodes par intégration ou dilution puissent être
appliquée :
le débit de la rivière doit rester à peu près
constant pendant la mesure ;
le traceur doit passer dans sa totalité par l'emplacement
de prélèvement des échantillons ;
à la hauteur des prélèvements, le mélange
doit être tel qu'en chaque point de la section du cours d'eau,
doit passer la même quantité de traceur.
On utilise différents traceurs minéraux
ou organiques, tels que la fluorescéine ou la rhodamine. Suivant
le débit à évaluer, on n'utilisera pas le même
traceurs.
1. Méthode
de l'injection à débit constant
La
méthode de l'injection à débit constant
consiste à
injecter dans le cours d'eau un débit constant connu q d'une
solution de traceur, à la concentration C1 (solution
mère), pendant un temps déterminé. La durée
de l'injection doit être telle que la concentration C2
du traceur à la section de prélèvement reste constante
pendant un certain laps de temps, appelé « palier ».
A partir des hypothèses suivantes :
le débit
Q du cours d'eau est constant pendant la mesure (régime permanent),
le débit
q du traceur à la section de prélèvement est égal
à celui de l'injection (pas de pertes), et négligeable
devant Q,
le mélange
est homogène à la section de prélèvement,
...alors, et dans
l'hypothèse de la conservation de la masse de traceur, on a :
Fig. 7.17 - Jaugeage à débit constant.
(7.4)
2. Méthode par intégration (injection instantanée)
Cette méthode consiste à injecter en un
point du cours d'eau un volume V de traceur en solution concentrée
C1. Au terme d'un parcours suffisamment long pour que
le mélange avec l'eau de la rivière soit bon, des échantillons
sont prélevés, et cela pendant toute la durée T
de passage du nuage de traceur. Les prélèvements sont effectués
en plusieurs points de la section d'échantillonnage de façon
à fournir une valeur moyenne de la concentration C2
qui évolue en fonction du temps et du point de prélèvement.
L'intégration au cours du temps des différentes
valeurs de concentration C2(t) donne une valeur moyenne
.
Dans l'hypothèse de la conservation de la masse
du traceur, on peut exprimer le débit comme suit :
(7.3)
Avec :
Q : débit du cours d'eau [l/s ou m3/s] ;
M : masse de traceur injecté [g] ; M = V . C1 ;
V : volume de la solution lâchée dans le cours
d'eau [l ou m3] ;
C1 : concentration de la solution lâchée
dans le cours d'eau [g/l] ;
: concentration moyenne
du traceur dans les échantillons, obtenue par intégration [g/l] ;
C2(t) : concentration de l'échantillon prélevé
au temps t [g/l];
T : durée du prélèvement [s].
3. Cas particulier du jaugeage au sel à l'aide d'une sonde
conductimétrique
Dans ce cas, on injecte en un point du cours d'eau une masse
connue de sel (NaCl) diluée dans un volume d'eau de la rivière.
On place une sonde conductimétrique en aval de l'injection, à
une distance suffisamment longue pour que le mélange soit bon. La sonde
mesure la conductivité électrique de l'eau au cours du passage
du nuage de sel. On peut alors tracer la courbe conductivité en fonction
du temps.
Une relation linéaire existe entre la conductivité
de l'eau et sa concentration en sel dissous. On peut donc en déduire
la courbe concentration en fonction du temps. Le débit est alors obtenu
par intégration de la concentration au cours du temps.
La quantité de sédiments (ou, flux solide, charge
solide 1, débit solide 2) transportée
par un cours d'eau à une section donnée pendant un temps Dt
(Dt=1 jour, 1 mois, 1 année) est composé
de la charge en suspension (suspended load) et du transport
de fond (glissement ou roulement sur le fond et saltation).
Différentes méthodes de mesures sont possibles :
Collectes d'échantillons à hauteur d'une section de mesure
pour suivre dans le temps les variations du transport solide, puis mesures
par filtration au laboratoire.
Levers topographiques et bathymétriques de lacs ou de retenues
artificielles pour évaluer l'apport global de sédiments pendant
une période déterminé (entre deux instants connus).
Utilisation de traceurs de sédiment ou d'éléments
dont les signatures permettent d'étudier surtout les taux de sédimentation
(exemple Pb218, Cs137).
On s'intéresse ici particulièrement aux mesures
sur les cours d'eau. Signalons que la question sempiternelle dans tous les programmes
de surveillance du transport solide est de savoir comment peut-on estimer celui-ci
avec un coût non prohibitif, sachant que le bilan exact des matériaux
en suspension transportés demeure inaccessible. Outre les erreurs analytiques
produites, la majeure source d'erreur dans la mesure de la charge solide d'un
cours d'eau est en relation avec la variabilité des concentrations en
sédiment à travers le temps et la possibilité du programme
d'échantillonnage de caractériser précisément cette
variabilité. Ce dernier point peut être déterminé
dans une large mesure par la fréquence d'échantillonnage adoptée.
Le terme charge solide est utilisé pour une période déterminée
(e.g. charge annuelle).
Chez les hydrologues, on parle de débit solide, qui correspond
au poids total des matériaux transportés par les cours d'eau, d'une manière
ou d'une autre, passant à travers une section par unité de temps. On l'exprime
généralement en kg.s-1. On distingue ensuite le débit solide en
suspension et le débit de charriage associés aux deux modes de transport des
matériaux.
En pratique, on mesure une concentration en Matières
En Suspension (MES) qui correspond à la quantité de matériaux
en suspension recueillie à travers une membrane poreuse (la taille moyenne
des pores est en général de 0,2 µm). Elle s'exprime en milligrammes
par litre d'eau brute.
Une large gamme d'options est aujourd'hui disponible pour mesurer
la quantité de sédiments en suspension transportée par
un cours d'eau. La méthode la plus rigoureuse pour obtenir une estimation
de la charge solide en suspension consiste à procéder, comme pour
la mesure du débit liquide, à une intégration de différentes
concentrations et des vitesses sur plusieurs verticales. Cette technique nécessite
un matériel de prélèvement adapté aux caractéristiques
de la section de mesure. Le contrôle en continue de la charge solide est
possible grâce aux programmes d'échantillonnages intensifs avec
des pompes automatiques ou, de manière indirecte, avec l'installation
de turbidimètres.
Outre les prélèvements
manuels réalisés dans des récipients généralement
en polypropylène, il existe du matériel de prélèvements
plus ou moins automatisé qui peut être classé en trois catégories
principales :
Les préleveurs instantanés - Ils sont constitués
d'un récipient largement ouvert qui peut se refermer, de façon
quasi instantanée, au moyen d'une commande appropriée.
Les préleveurs à pompe - Un embout formé d'un
tube métallique faiblement coudé, fixé sur un lest ou une
perche, permet d'effectuer, à l'aide d'un tuyau flexible et d'une pompe,
des prélèvements en divers points de la section de mesures.
Les préleveurs par intégration - Ils prélèvent
des échantillons durant un intervalle de temps suffisamment long pour
atténuer les fluctuations de concentrations. Ils peuvent selon les
modèles, fonctionner point par point ou par intégration le long
d'une verticale. Dans ce dernier cas l'échantillon recueilli permet
de mesurer la concentration moyenne pondérée par les débits
sur toute une verticale. Le plus simple d'entre eux est constitué d'une
bouteille à large col fixée à une perche. A travers le
bouchon, passe un ajustage d'admission qui doit être dirigé face
au courant tandis qu'un deuxième conduit, dirigé vers l'aval,
permet à l'air de s'échapper. Des systèmes obéissant
au même principe peuvent être installés sur des saumons
de lestage.
Fig. 7.18 – Bouteille de prélèvements
fixée sur une perche avec système d'ajustage (d'après
Nouvelot,1993).
En considérant la section S d'un cours d'eau
de largeur L, chaque verticale V peut être définie
par son abscisse l (distance à l'une des 2 rives), et sa profondeur
totale P. Si en un point d'une verticale V, situé à
la profondeur p, sont mesurées à la fois la vitesse du
courant v et la concentration c de matériaux en suspension,
le débit solide sur la surface dS de la section S s'écrit :
. Le débit solide total
sur l'ensemble de la section S s'obtient par intégration :
(7.5)
Avec : Qs : débit solide du cours d'eau [kg/s] ;
La concentration moyenne dans la section est définie
par le rapport : Cm = QS / QL ,
QL étant le débit liquide total sur la section
S ().
Cette méthode pour mesurer la quantité de sédiments
transportée par un cours d'eau est évidemment très coûteuse.
Les mesures sont donc généralement simplifiées. Elles sont
surtout utiles pour valider les protocoles d'échantillonnages des réseaux
de surveillance du transport en suspension.
L'échantillonnage en continu est en faite basé
sur deux types de mesures :
Une mesure des matières en suspension à l'aide de préleveur
d'échantillon automatique réglé pour un certain pas de
temps. Ce type d'instrument comprend un dispositif de programmation, une pompe,
un tuyau d'aspiration et de transfert entre la crépine (au bout) et
la série de flacons. Pour être significatifs, les prélèvements
doivent être proportionnels au débit ou effectués à
des intervalles de temps prédéterminés lorsque le débit
est constant. Si le débit est variable, on peut coupler le préleveur
à un débitmètre. Dans ce cas, le préleveur peut
être programmé pour fonctionner selon un volume prédéterminé.
Une mesure de la turbidité à l'aide de turbidimètres.
La turbidité correspond à la réduction de la transparence
d'un liquide due à la présence de particules en suspension.
Elle se mesure en faisant passer un faisceau lumineux à travers l'échantillon
à tester et en déterminant la lumière qui est diffusée
par les particules en suspension. Cette mesure nécessite en générale
un calibrage préalable. Les appareils de mesure de turbidité
(turbidimètres) sont très nombreux sur le marché.
Parmi les équipements de mesures actuellement disponibles
on peut décrire très sommairement :
Les nasses constituées d'une poche de grillage montée
sur un cadre métallique qui laisse passer les matières en suspension,
mais retient les matériaux grossiers.
Les pièges constitués de récipients très
aplatis de section longitudinale triangulaire dont le bord correspondant au
sommet du triangle est dirigé vers l'amont. A l'opposé dans
la partie supérieure aval du récipient, une série de
petites cloisons inclinées vers l'aval constitue le piège où
viennent se prendre les matériaux (sable essentiellement).
Les sondeurs à ultrasons permettent de suivre le déplacement
des dunes dans les fonds sableux à faibles pentes.
Hors des parcelles et des petits bassins versants dont les
exutoires peuvent être équipés de pièges ou de fosses
à sédiments, la mesure du transport de fond reste imprécise.
Les dispositifs communément utilisés perturbent en effet de manière
non négligeable le régime du transport de fond.
Divers paramètres du processus d'infiltration peuvent
être mesurés. En particulier, l'infiltration cumulative est obtenue
par la détermination de profils hydriques successifs. Une autre méthode
simple, pouvant être réalisée facilement en divers sites,
permet d'évaluer la capacité
d'infiltration. Celle-ci est basée sur l'application d'une lame
d'eau sur une partie délimitée de sol. On mesure le débit
nécessaire pour maintenir la lame d'eau à un niveau constant (méthode
à charge constante), ou alors on détermine sa vitesse d'abaissement
(méthode à charge variable). Les méthodes les plus connues
pour mesurer directement et ponctuellement l'infiltration sont les suivantes :
Infiltromètre
de Müntz :
La méthode de l'infiltromètre
de Müntz est fondée sur le principe de l'infiltration à
charge constante. Un réservoir gradué entretient un niveau d'eau
constant de 30 mm dans un cylindre implanté dans le sol. Les variations,
en fonction du temps, du niveau de l'eau dans le réservoir d'alimentation
gradué détermine le taux d'infiltration.
Fig. 7.19 - Infiltromètre de Müntz.
lnfiltromètre
à double cylindre :
Deux cylindres concentriques sont implantés dans le sol. Le cylindre
externe est rempli d'eau de façon à saturer le sol autour du
cylindre central et limiter également l'écoulement latéral
de l'eau infiltrée dans le sol à partir de ce dernier. On favorise
ainsi un flux vertical de l'eau. La mesure est basée sur le principe
de l'infiltration à charge variable. Après remplissage des deux
cylindres, les variations du niveau d'eau dans le cylindre central sont mesurées
au cours du temps. Cette méthode permet donc d'évaluer l'infiltration
verticale de l'eau dans le sol.
Fig. 7.20 - Infiltromètre à
double cylindre.
Infiltromètre de Guelph : Cet appareil est constitué
de deux tubes concentriques. Le tube intérieur permet l'entrée
d'air et le tube extérieur sert de réservoir d'eau pour l'alimentation.
L'introduction de l'eau, à charge constante (3 à 25 cm), se
fait dans un cylindre métallique de petit diamètre (~ 10 cm)
fiché dans le sol jusqu'à environ 1 à 5 cm. Cette méthode
permet la détermination de la conductivité hydraulique et de
la sorptivité à partir des mesures de flux entrant dans le sol,
et en tenant compte du comportement de la zone non saturée.
Infiltromètre à aspersion utilise le principe du simulateur
de pluie mis au point à l'IRD (Institut de Recherche pour le développement,
ex-ORSTOM). L'arrosage d'une micro-parcelle expérimentale est assuré
par un gicleur animé d'un mouvement de balancier. La micro-parcelle
comporte un cadre et une gouttière collectant les eaux de ruissellement.
L'infiltration est mesurée indirectement par l'évaluation de
la lame d'eau ruisselée. Cet appareil permet également d'étudier
la hauteur de pluie d'imbibition qui est la pluie tombant avant le déclenchement
du ruissellement.
L'humidité du sol peut être déterminée
de plusieurs façons soit par méthode directe, qui consiste à
peser les échantillons avant et après étuvage, soit par
des méthodes indirectes, qui sont établies sur des relations entre
les propriétés physiques (conductivité électrique,
température) ou chimiques des sols et leur teneur en eau. Afin de suivre
dans le temps l'évolution de l'humidité du sol, il est nécessaire
de recourir à des méthodes indirectes qui sont non destructives,
telles que les mesures neutroniques, les mesures de conductivité électrique
ou de la constance diélectrique dans le sol.
La mesure
neutronique de la teneur en eau du sol repose sur les propriétés
de réflexion que possèdent les molécules d'eau à
l'égard d'un flux de neutrons. Rappelons que parmi les divers éléments
que l'on trouve dans le sol, ce sont les atomes d'hydrogène qui possèdent
le noyau dont la masse est la plus proche de celle du neutron. Les deux parties
essentielles d'une sonde à neutrons, isolées l'une de l'autre,
sont l'émetteur et le détecteur de neutrons. Elles sont fixées
à un câble qui transmet les impulsions électriques émises
par le détecteur à un compteur. Le blindage (fig. 7.19) sert à
neutraliser la source radioactive lors de son transport.
Fig. 7.21 - Principe d'une mesure par sonde à neutrons
Lorsque la sonde est en place dans le sol, des neutrons rapides
sont émis par la source (mélange de americium et de beryllium)
dans toutes les directions. Ils se heurtent au noyau des divers atomes qui se
trouvent sur leur trajectoire et voient ainsi leur énergie cinétique
et leur vitesse diminuer progressivement. Si le sol présente une concentration
d'atomes d'hydrogène suffisante, le ralentissement des neutrons émis
par la source se produit alors qu'ils se trouvent encore à proximité
de celle-ci. Les neutrons ralentis par collisions successives se propagent dans
des directions aléatoires, si bien qu'il se forme un nuage neutronique
dont la densité est plus ou moins constante. Une partie de ces neutrons,
qui dépendent de la concentration en atomes d'hydrogènes, sont
renvoyés directement en direction du détecteur en créant
des impulsions. Le nombre d'impulsions pendant un intervalle de temps est enregistré
par un compteur. La conversion de la valeur enregistrée par le compteur
en une teneur en eau se fait par le biais d'une courbe d'étalonnage.
Cette technique a l'avantage de permettre des mesures rapides
et répétées sur un site sans perturbation du sol et avec
une bonne précision.
La détermination de la teneur en eau par la méthode
TDR passe par la détermination de la constante diélectrique de
du sol.
La définition de la constante diélectrique relative
(er) d'un matériau
est le rapport entre le potentiel mesuré entre deux électrodes
dans le vide Vo et le potentiel mesuré entre ces deux
électrodes identiquement chargées et espacées, immergées
dans un matériau diélectrique V.
Fig. 7.22 – Electrodes dans le sol (méthode TDR)
A titre d'information, les composantes diélectriques
des matériaux constituants les sols sont indiqués dans le tableau
7.2. La constante diélectrique de l'eau est nettement plus élevée
que celle des autres constituants du sol. Par conséquent, les constantes
diélectriques des sols sont étroitement dépendantes de
leur humidité.
Tableau 7.2 - composantes diélectriques
des matériaux constituants les sols.
Matériau
Constante
diélectrique
Vide
1
(par définition)
Air
1.00054
Eau
à 25 °C
78.54
Sol
sec
3-5
Sol
humide
5
- 40
Connaissant la valeur de la constante diélectrique relative
e r, la relation suivante (Topp et al, 1980) permet de
calculer la teneur en eau volumique q .
(7.6)
Cette méthode a l'avantage d'être non destructive, facile à
mettre en œuvre et nécessite que peu d'information sur le milieu sondé.
Son principal défaut est le faible volume échantillonné
par les sondes.
pluviomètre
est l'instrument de base de la mesure des précipitations liquides ou
solides. Il indique la pluie globale précipitée dans l'intervalle
de temps séparant deux relevés. Le pluviomètre est généralement
relevé une fois par jour (en Suisse, tous les matins à 7h30).
La hauteur de pluie lue le jour j est attribuée au jour j-1 et
constitue sa "pluie journalière" ou "pluie en 24 heures". Si la station
pluviométrique est éloignée ou difficile d'accès,
il est recommandé de recourir au pluviomètre totalisateur. Cet
appareil reçoit les précipitations sur une longue période
et la lecture se fait par mesure de la hauteur d'eau recueillie ou par pesée.
En cas de neige ou de grêle on procède à une fusion avant mesure.
. 
. Le débit solide total
sur l'ensemble de la section S s'obtient par intégration :
).
