gestion des eaux pluviales métrologie-mesure réseau débit
A
Études
Assainissement
TSM 1/2 2014 - Page(s) 71-79

Développement d’outils et de méthodologies pour déterminer le débit par mesure de hauteurs d’eau en collecteur de réseau d’assainissement

Development of tools and methodologies to assess the discharge in sewer pipes using two water level measurement

Résumé

Cet article présente deux méthodologies de determination du débit à partir de mesures de hauteurs d’eau dans un collecteur de réseau d’assainissement. Les techniques proposées sont fondées sur des modèles numériques qui tiennent compte de la complexité hydraulique du site de mesure, et en particulier de la variabilité des conditions hydrauliques amont et aval. Ces conditions peuvent en effet induire une relation non bijective entre le débit et la hauteur d’eau. La première méthodologie est fondée sur les équations de Barré de Saint-Venant; elle tient compte des effets transitoires, mais requiert un investissement humain et matériel assez important. La seconde méthodologie est une simplification de la première : dans le cas où les effets transitoires sont négligeables (très souvent le cas dans un réseau d’assainissement où les variations sont relativement lentes), les équations de la courbe de remous sont utilisables; cette méthode est plus facilement applicable sur site. La méthode de determination du débit par mesures de hauteurs d’eau ainsi élaborée passe par la création d’un réseau de neurones permettant l’identification d’une relation hauteurs-débit directement implémentable dans un transmetteur. De plus, cette approche permet la qualification du comportement hydraulique du collecteur ainsi qu’une estimation des incertitudes correspondantes. Une fois les deux méthodes présentées, l’article s’attache à leur application sur le « Steingiessen », un collecteur du réseau d’assainissement de Strasbourg. Les résultats sont compares entre eux et aux mesures disponibles.

 

Abstract

This article deals with two methodologies to assess the discharge in sewer pipes using waterlevel measurements. These proposed methodologies are based on numerical models that take into account the hydraulic complexity of the measurement site, in particular the variability of the up- and downstream hydraulic conditions. These conditions often lead to a non-bijective relationship between the discharge and the water level. The first methodology is based on the Shallow water equations (SW); it takes the transient effect into account but requires quite a lot of material and human means. The second methodology is a simplification of the first one: considering low transient effects (which is often the case in sewer networks where the temporal variations are slow), the Gradually Varying Flow equations (GVF) are applicable. This method is more easily applicable on site. This method to assess the discharge using water level measurements goes through the building of a neural network which leads to the identification of a height-discharge relationship directly implementable in a sensor transmitter. Moreover, this approach enables a qualification of the hydraulic behaviour considering the available water depth measurements and an estimation of its related uncertainties. Once these methodologies have been introduced, this article aims at presenting their application on a real-life pipe located in the sewer network of Strasbourg (France), named “Steingiessen”. The results have been compared with each other and with the available discharge measurements.

 

Mots clés : instrumentation, codes hydrodynamiques, collecteur, mesure de débit
Keywords : Monitoring, hydroinformatics, sewer pipe, discharge determination
https://doi.org/10.1051/tsm/201401071

1,2,3,4 Institut de mécanique des fluides et des solides (IMFS) / École nationale du génie de l’eau et de l’environnement de Strasbourg – Laboratoire Icube – 2, rue Boussingault – 67000 Strasbourg

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