CHAPITRE DIX-SEPTIÈME

DO JAUGKAGI DIS lÀDK COURAlfTIS. — KtTBODIS DIIKTIB

DI JàUGIâGI.

Notions élémentaires sur Topération da jaugeage.— Détail des procédés

et appareils employés.

Si ce n'était pas une opération presque toajoars longue et coûteuse que de mesurer directement soit le volume, soit même la vitesse moyenne d'un courant d'eau, il vaudrait infiniment mieux procéder ainsi, que de recourir à des formules, sur Texacti- •tude desquelles il est toujours permis d'élever quelques doutes.

Le moyen le plus simple et le plus sûr pour mesurer la vitesse superficielle d'une eau courante consiste à se servir d'un flotteur simple. Ce n'est autre chose qu'un corps d'une pesanteur spécifique un peu moindre que celle de l'eau, qu*on abandonne à la libre impulsion de son courant. Tels sont, par exemple, de petits cubes de bois ou de liège, ou même des sphères creuses en métal, que l'on leste avec de la grenaille de plomb. Je dis qu'il faut que le flotteur soit seulement un peu moins pesant qu'un égal volume d'eau; en efiet, il est nécessaire qu*il s'enfonce sensiblement jusqu'à sa surface, afin d*ac-

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cuscr exactement la même vitesse que celle du fluide. Un corps flottant qui, comme un bateau, s'élève d'une quantité lotable au-dessus de cette surface, tend toujours a prendre, surtout pour les fortes pentes, une vitesse accélérée, plus grande que celle du courant; en outre, sa marche pourrait être fortement influencée par Tactiou du veut. Il est vrai qu'en pa^^ reil cas cette action s'exerce aussi, d'une manière nuisible, sur la surface de Teau elle-même ; de sorte qu'on doit toujours chercher à s'en prémunir, en ne choisissant que des journées très-calmes pour procéder aux opérations de jaugeage. On compte le nombre de secondes employées par le flotteur, pour parcourir une certaine distance exactement mesurée, et en divisant le nombre de mètres par le nombre de secondes, on a exactement la vitesse superficielle du courant d'eau qui a été observé. La vitesse maximum, qui est ordinairement celle que l'on cherche à connaître, peut toujours se déduire d'un petit nombre d'observations semblables. Une remarque essentielle à faire, sur les flotteurs, c'est qu'il faut qu'ils soient abandonnés au courant un peu en amont du point d'où l'on commence à compter le nombre de secondes, afin qu'en y arrivant ils aient déjà acquis la vitesse réelle du fluide. Telles sont les dispositions à observer dans l'emploi des flotteurs simples. En ce qui concerne celui des flotteurs composés, on trouve les détails nécessaires dans les §§ 2 et 3 du présent chapitre. On a inventé beaucoup d'autres moyens de mesurer soit la vitesse superficielle, soit la vitesse inté^

310 tiacS rr tTiBussBMBinr des canaux.

rieure d'un courant d^eaa. Les nombreux écrits pabliés sar Thydraulique en Italie, dans le coarant do mf siècle, font mention de plusieurs appareils destinés à cet usage. Yenturoli a donné la description du pendule kydroméiriquej que Ton établit sur le courant, dont on veut avoir la vitesse, et qui, d*après une certaine règle, doit donner cette vitesse en raison de l'inclinaison plus ou moins grande que prend le fil de suspension de la petite boule pesante, qui reçoit rimpulsiou de Teau. Dubuat s'est servi dans ses' expériences du votant à aubes, petite roue très-légère à huit aubes, tournant sur des tourillons en fer, et que Ton faisait plonger légèrement dans Teau.

Un moyen ingénieux, employé pour mesurer les vitesses de Teau au-dessous de la surface, consiste dans le iube de Piioty qui fut essayé pour la première fois, sur la Seine, en 4731. Il se compose d'un tube recourbé, en verre ou en tôle, qui, étant placé dans le courant, ToriGice tourné vers Tamont, devrait indiquer, par Télévalion de Teau, dans la branche verticale, la hauteur due à la vitesse de la veine fluide soumise à Texpérience.

On a employé aussi, dans le même but, des plaques exposées directement au choc du courant dont on voulait avoir la vitesse, en mesurant cette vitesse par le poids qu'il fallait employer pour les maintenir dans une position verticale. Tel est le système du tacliomètre de Brûnings.

On indique également, comme un procédé avant ageux pour la mesure des vitesses, le moulinet de

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Woltmann, espèce de petit moulin à vent qu'on immerge tout à fait, dont le courant fait tourner les aileS) et dont le nombre de révolutions indique la solution cbarcbée*

Cas divers procédés sont sans doute très-ingénieux, mais ils ont, ce me semble, et surtout ie dernier, un inconvénient réel, qui est de réclamer l'emploi de véritables machines, ayant des frottements et des IMtrties tournantes, dont la mobilité peut être plus ou moins variable et modifier en conséquence, d*une manière indéterminée, les résultats normaux.

m. — gr^aédég de Jan^ease «ppllcaMe^ *m peilta et mmx. aieTens eears d*ea«.

L Métli^de pav les hmmmËnm •!■ réelptente. —

Toutes les fois que Ton peut obtenir, sur le cours d'eau à jauger, une chute suffisante, sans s'exposer à perdre de Teau, en filtrations, la meilleure et, à vrai dire, la seule méthode parfaitement exacte d*en connaître le débit consiste à faire couler en totalité le ruisseau, pendant un certain nombre de secondes, dans un bassin de Jaugeage, on récipient, dont la capacité est connue, soit diaprés ses dimensions vérifiées à l*avance, soit d'après une graduation que Ton y établit; puis à diviser le volume trouvé par le nombre de secondes employées à Técoulement. Des vannes ou même une simple planche mobile contre deux montants suffisent pour intercepter, à un instant donné, l'introduction, dans le récipient.

312 TIACt BT ÉTÀBUMBIUinr DIS CANAUX.

de Teau à laquelle on procore, en même temps, un aatre moyen de dérivation.

La principale précaution que Ton ait à prendre est d'empêcher les filtrations, et Ton n'a aucune observation à faire, ni sur la section ni sur les vitesses. De sorte que c'est là véritablement le moyen le plus vulgaire, mais le plus certain, de mesurer le produit d*un cours d'eau. Cependant ce même procédé ne laisse pas que d*oflfrir aussi un grand intérêt pour la théorie; car en donnant ainsi, d'une manière infaillible, le débit par seconde, il fait également connaître, avec la même exactitude, la vitesse moyenne du courant , laquelle s'obtient en divisant ce débit par la section. Ce serait donc là la seule manière parfaitement exacte de trouver cette vitesse moyenne, si difficile à observer directement, d'étudier ses rapports avec la vitesse superficielle, et de composer ainsi des tables ou des formules qui seraient parfaitement exactes.

La capacité du récipient doit toujours être aussi vaste que possible, afin qu'on puisse y admettre l'écoulement du ruisseau, pendant un grand nombre de secondes, et qu'en procédant ainsi, par voie de division, on ait la chance d'atténuer presque entièrement les causes d'erreurs^ qui auraient pu se glisser dans%ropération. Il est avantageux d'établir ce récipient dans le lit même du ruisseau, convenablement élargi, entre deux barrages, dont le premier forme un déversoir ordinaire^ sur lequel on puisse faire passer à volonté le volume total du cours d*eau. Quand ce

JAC6SÀGK DBS BAUX G0URÀ1ITB8. SIS

dernier est un peu considérable (8 à 10 onces), il peut y avoir quelques précautions à prendre, pour qu'on soit sûr que dès les premiers instants de Técoulémenty lors de Touverture de la vanne du déversoir, c'est bien le volume total du ruisseau qui tombe dans le récipient; mais on peut toujours faire en sorte que cela soit à peu de chose près ainsi ; et, dans tous les cas, cette chance d'erreur, qui ne peut affecter que les premières secondes de Técoulement, disparait presque entièrement, dans la division que Ton fait du volume recueilli par le temps employé à l'obtenir.

II. Hétliode |Mur les déremoira. — Un des moyens les plus expédilifs et les moins coûteux, pour mesurer le volume d'une eau courante, notamment quand il s'agit des sources, consiste à la faire passer en totalité, sur un déversoir mince, représenté pi. X, fig. 1 . La hauteur ab de ce barrage-déversoir se calcule de manière qu'il y ait toujours une différence sensible, et au moins de 0",10 entre le niveau cdj de Teau d'amont et Te niveau ef de l'eau d'aval.

Il y a à observer deux précautions : l*" on devra éviter que l'exhaussement du niveau cd ne produise un remous trop considérable, qui soit de nature à faire perdre une partie des eaux par voie d'infiltration ; 2"* dans tous les cas, la hauteur ab du déversoir devra être assez considérable pour que l'eau d^amont forme sensiblement un réservoir à niveau constant, et ne conserve pas de vitesse sensible aux

^14 TRACt ET KTABUSSOfHT M| lUBàUX.

approches de ce barrage. Quand réconlement régu^ lier, cpQforaie aa débit du ruisseau, peut s'effectuer ainsi, sans inconvénients, sur un simple déversoir» alors le jaugeage ne consiste que dans le seul emploi de la formule, applicable à ce mode d'écoulement. Celle qui est donnée dans le Traité d'hydraulique de d' Aubuisson, se présente sous cetle forme très-simple :

dans laquelle / représente la largeur du déversoir, assimilée à la base d'un orifice rectangulaire, $t h^ la hauteur de Teau, au-dessus de ce déversoir, mesurée à une petite distante e^ arriàre.

Si Ton ne peut doqnér au barr^ig^ qn exhaussement suffisant, pour atténuer presque entièrement la vitesse, on établit aii-dessus de ce déversoir, ainsi que le représente la fig. !2, une vanne, dont on peut toujours calculer Touverture, de manière que )e niveau cd arrive sensiblement à Télat de repos. Mais alors l'écoulement s'opère par une véritable bouche, dont la hauteur est ga et sous l'influence d'une pression mesurée par la hauteur dg, aq-dessus du bord supérieur de cette bouche. On emploie donc, pour mesurer le volume d'eau, les formules en usage pour apprécier l'écoulement qui a lieu à travers des orifices ; formules indiquées plus loin,

La nécessité de tenir compte du coefficient de la contraction, toujours variable d'un cas 9, nq autre, rend ce moyen peq avantageux, comme procédé de

ÀàMBKàME ma BAUX «MlEAimt. ^i%

jaQgMge. On doit en conséquence éviter d^y recoarir, quand on peut opérer différemment.

DanB Bon mémoire eur lejaugage des eaux courantesii Prony donne une méthode compliquée, exigeant la Goqstruction d'un ouvrage d'art, qui est une espèce de sas d'écluse, ayant de^ conduits latéraux, des vannes et un réservoir an centre, dans lequel Técoulement s'opère par un pertuis, ou orifice ouvert horizontale** pient, dans le fond même du plancher, ou radier de oet ouvrage d'art. Indépendamment de la dépensq beaucou p trop grande qu'occasionnerait une semblable construction, elle réclame en outre une assez forte choie, qu'il n'est pas toujours commun de rencontrer sur les cours d'eau oà l'on doit opérer. L'écoulement qui se fait à travers des parois horizontales, a été beaucoup moins étudié que celui qui a lieu par des orifices verticaux ^ enfin, la formule qui correspond à ce procédé, malgré les tables qui y sont jointes, est encore très*longue à calculer.

Une autre formule plus simple, est donnée par le même auteur, dans ses Recherches sur le système hydraulique de r Italie; elle est applicable à l'écoulement de l'eau par un pertuis.

Il indique ensuite la méthode suivante, qui dispense d'avoir égard à la contraction, d On construit deux barrages sur le ruisseau à jauger, l'un desquels, celui d'amont, peut être fermé instantanément par une vanne. Lorsque le régime du courant s'est établi , de

St6 TMACt ET ÉTABUSSnnrr BBS CAHAIII.

manière que la hanteor d'eao ne varie plus, dans Tes* pèce de sas, compris entre les deux barrages, on Ferme subitement le pertuis d'amont. L'eaa continae à coa- 1er par le pertais d'aval et sa surface s'abaisse, gradaellement, dans le sas qui ne reçoit plus de nouvelle eau. La mesure des abaissements fait connaître les volumes de fluide écoulé qui leur correspondent ; et l'on observe les temps pendant lesquels ces écoulements ont lieu. En donnant, par des revêtements ou autrement, une forme prismatique au sas, les abais* sements peuvent se mesurer au moyen de flotteurs» placés devant des tiges graduées. » De là encore, résulte une formule, composée de manière à représenter le volume d*eau évalué par cette méthode.

Je dois avouer ici qu'il m'a été impossible de corn* prendre les détails de cette méthode, indiquée par le savant Prony, page 40 du mémoire précité. Il me semble même qu'indépendamment des imperfections de la formule, elle serait difficilement exacte; car puisque l'expérience ne commence que du moment de la fermeture de la vanne supérieure , il est certain qu'on n'observe ainsi rien autre chose que l'écoulement de l'eau par un orifice ouvert dans un réservoir qui se vide , lequel n'a plus de relation avec le débit naturel du cours 9'eau qu'on avait pour but de connaître. Tandis que si l'espace compris entre les deux barrages était considéré comme simple récipient, ainsi que cela est expliqué dans la méthode n* 1 , il donnerait exactement, et sans calcul , le volume d'eau cherché«

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