Brevet FR2875296A1 — publié le 20060317

Dispositif pour procéder à des mesures hydrométriques telles que profils en travers du lit, profits de vitesses, dans un fossé ou un cours d'eau de petites dimensions. La présente invention concerne un dispositif pour procéder à des mesures hydrométriques telles que profils en travers du lit, profils de vitesses, dans un fossé to ou un cours d'eau de petites dimensions. Il est intéressant de pouvoir réaliser des mesures telles que les profils en travers du lit, les dimensions, le débit de certains cours d'eau de petites tailles de manière à pouvoir estimer la capacité d'évacuation des eaux en cas de pluies importantes ou is encore le déficit en eau. A cet effet, il est donc important de pouvoir caractériser la géométrie du fond de fossé ou du cours d'eau. On connaît un dispositif pour réaliser de telles mesures, constitué d'une barre positionnable en travers du cours d'eau et qui comporte des tiges verticales. Le positionnement des tiges verticales par rapport au fond permet de définir la géométrie du fond du cours d'eau. Cependant un tel dispositif présente un inconvénient majeur en ce que le support est traversant ce qui implique que la largeur du cours d'eau n'est pas trop importante pour permettre de positionner une extrémité de la barre sur une rive depuis l'autre rive ou qu'il n'est pas nécessaire de marcher dans le fond du cours d'eau pour positionner la barre ce qui pourrait perturber l'écoulement mesuré. Afin de pallier ces inconvénients, la présente invention a pour but de proposer un dispositif permettant de procéder à des mesures hydrométriques depuis une seule rive dudit cours d'eau sans avoir besoin de traverser le cours d'eau ou de marcher dans le lit dudit cours d'eau. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour procéder à des mesures hydrométriques dans un cours d'eau de petites dimensions ou un fossé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un support rigide positionnable sur, une rive du cours d'eau, ledit support portant une perche dont l'extrémité est positionnable dans le fond du lit du cours d'eau, ledit dispositif comportant des premiers moyens de mesure de la distance entre l'extrémité de la perche et un point fixe du support rigide, associés soit Io à des seconds moyens de mesure de la distance entre l'extrémité de la perche et un second point fixe du support rigide soit à des moyens de mesure de l'angle d'inclinaison de la perche par rapport au support rigide, le dispositif comportant en outre des moyens de stockage et de traitement des mesures relevées. L'opérateur se tient auprès du dispositif lors du relevé, et pointe au moyen de la perche les différents points qui l'intéressent dans un plan perpendiculaire à l'axe du cours d'eau ou du fossé. De préférence, l'extrémité de la perche est pourvue d'un élément à appuyer contre le matériau du lit ou d'un courantomètre. A chaque pointage, la distance entre l'extrémité de la perche et un point fixe du support rigide est relevée en association soit avec la distance entre l'extrémité de la perche et un second point fixe du support rigide distinct du premier soit avec l'inclinaison de la perche par rapport au support rigide. Les mesures de distance relevées pour chaque point peuvent alors être stockées dans le dispositif pour être traitées ensuite ou bien peuvent être traitées directement, les distances pouvant ainsi être converties en données cartésiennes dans un repère lié au dispositif. Ainsi de manière avantageuse, le dispositif selon l'invention permet d'intégrer une 30 localisation par triangulation des points étudiés depuis un emplacement unique, sans nécessité de franchissement du cours d'eau. L'opérateur peut être autonome et traiter rapidement un grand nombre de points. Selon une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, les premiers et seconds moyens de mesure sont constitués de capteurs de distances par fil. Les fils des capteurs sont renvoyés vers l'extrémité de la perche par deux axes alignés verticalement l'un au-dessus de l'autre sur un montant vertical du support rigide, de préférence l'un au niveau de la base et l'autre environ à 1 m au-dessus. Selon une seconde forme de réalisation du dispositif selon l'invention, les premiers io moyens de mesure sont constitués par un capteur de distance par fil et sont associés à des moyens de mesure de l'angle formé entre la perche et le montant vertical du support portant la perche. Le dispositif selon l'invention permet d'effectuer de manière automatique des levers 1s de profils sur des fossés ou des cours d'eau de géométrie simple avec des talus d'inclinaison modérée mais il est adaptable également pour réaliser l'étude de sections de géométrie plus irrégulière notamment avec des talus verticaux. De préférence, le dispositif selon l'invention comporte un guide perche porté par le 20 support rigide permettant de faciliter les manipulations et garantissant entre autre la planéité de l'ensemble des points mesurés. De préférence, le dispositif est démontable pour faciliter son transport le long du cours d'eau étudié. On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel: la figure 1 représente une vue en perspective latérale selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 représente de manière schématique les grandeurs géométriques utilisées dans le dispositif de la figure 1; la figure 3 représente de manière schématique le graphe des hypothèses de 5 correction; et la figure 4 représente le graphe des points d'un profil obtenu avec un dispositif selon l'invention. t0 Le dispositif selon l'invention est constitué d'un support rigide 1 constitué d'un montant vertical 2 au sommet duquel est montée une perche 3 et d'un bâti horizontal 4 reposant sur le sol. Le bâti 4 porte deux capteurs de distance par fils 5 et 6. Les fils des capteurs 5 et 6 ts sont renvoyés vers l'extrémité 3' de la perche 3 par deux axes de renvoi 5', 6' fixés sur le montant vertical 2, alignés l'un au-dessus de l'autre, l'un se trouvant à la base et l'autre sensiblement lm au-dessus. Le montant vertical 2 comporte à son sommet une pièce en T pivotant maintenant la 20 perche 3 alignée entre trois poulies 7. Lorsque l'extrémité 3' de la perche 3 est positionnée sur le fond du lit du cours d'eau, les capteurs permettent de mesurer deux distances, ces deux distances correspondant à la longueurs de fil déroulées entre les sorties des capteurs 5, 6 et leur fixation à l'extrémité de la perche 3. La triangulation permet de transformer ces deux distances mesurées par rapport à des points fixes, en deux coordonnées cartésiennes dans un repère relatif aux points fixes, les axes en étant la droite qui relie ces points fixes et une perpendiculaire à cette droite. s Le positionnement du dispositif selon l'invention conditionne l'orientation du repère cartésien par rapport au terrain. H est possible d'utiliser deux méthodes pour relier ce repère à la verticale et à l'horizontale, soit par le contrôle de l'inclinaison du montant vertical soit par le lever selon un ordre fixé en début ou fin de profil des deux s extrémités de la surface libre pour déterminer l'horizontale. On détermine un point origine par un repère fixe sur le support rigide, on note ensuite la distance do,o la distance lue sur le capteur 5 dont le fil passe par le renvoi inférieur 5' et di,o la distance lue sur le capteur 6 dont le fil passe par le renvoi supérieur 6', io lorsque l'extrémité de la perche 3 est bloquée sur le repère d'origine. Trois grandeurs géométriques fixes caractéristiques du dispositif sont nécessaires aux conversions, l'entraxe A entre les renvois 5' et 6' ainsi que les distances Bo et B, entre le point d'origine et les axes de renvoi 5', 6' vers les capteurs 5, 6 respectivement. Ces distances sont reliées aux coordonnées cartésiennes grâce aux relations suivantes: X=\Ido2do(do.a Bo)+(do.o-B )2-(do'-d2+A2-2do(d_o--Bo) +(do.o-Bo)2-1-2d,(d,o--B1)-(di.o-'B,) 4A2 Z 2Â (do2-d,2 + A2 -2do(do.a'Bo) + (do.o-Bo)2 + 2d1(d10 - B,) - (d,o - B2)2 Les grandeurs géométriques utilisées dans les formules ci-dessus sont représentées à la figure 2. Lorsqu'on souhaite réaliser le profil du lit d'un cours d'eau et afin de faciliter l'appui de 30 l'extrémité de la perche 3 sur le lit, on met en place à l'extrémité de ladite perche 3 une pièce cylindrique 8, par exemple en PVC, dont le centre coïncide avec la jonction des deux fils. Cette pièce 8 éloigne le point de contact du point positionné par la mesure. Par conséquent, le point d'origine étant décalé vers le haut d'une distance également au rayon de la pièce 8. Pour corriger l'éloignement du point de contact réel, on utilise la formule suivante à partir du deuxième point et jusqu'à l'avant dernier point du profil. On note X;,, l'abscisse calculée pour le point de rang n avant correction et X' l'abscisse calculée pour le point de rang n-après correction et R le rayon de la pièce d'extrémité 8. X',, = X,, R Signe(f) e2 +,82 Z',, = Z RSigne(,B) fi Jaz + mon-1 -x,, + X 1 Xn 2" +(Z,,...1 Z )2 \/(X,,_, Xn)2 +(Zn+, Zn)2 Zn_1 Zn + z., Zn Xn) 2 + Zn)2 1(x,.., x,,>2 + (Zç+1 Zn)2 Ces formules imposent que le parcours du lit se fait uniquement dans un sens sans retour en arrière. La direction de la perpendiculaire au profil en un point M, MI, M2, M,,.,, Mn, M +,, est alors supposée correctement représentée par la bissectrice de l'angle entre le point mesuré, les points précédents et suivant, le long du lit comme représenté à la figure 3. En cas de géométrie très irrégulière du lit, il sera nécessaire de resserrer les points pour satisfaire au mieux cette hypothèse. En ce qui concerne le premier et le dernier point du profil, les expressions sont modifiées en supposant la direction de la correction perpendiculaire au segment défini par la première ou la dernière paire de points respectivement. Pour la première paire de points par exemple: az + /'2 Z'1 = Z, + R Signe(f) Q -I a'+Q2 x2 x1 i x2 -x,)2 (Z2 -z, _ Z2 - Z1 V(X2 -X,)2 +(Z2 -Z1)2 Si l'on dispose à l'extrémité de la perche 3, un courantomètre, celle-ci doit effectuer la mesure de vitesse à la hauteur du point de fixation des fils. Aucune correction n'est alors à effectuer. X', = X, +RSigne(fi) a La figure 4 représente le graphe de l'ensemble des points mesurés pour établir le profil d'un fossé. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour procéder à des mesures hydrométriques dans un cours d'eau de petites dimensions ou un fossé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un support rigide (1) positionnable sur une rive du cours d'eau, ledit support (2) portant une perche (3) dont l'extrémité est positionnable dans le fond du lit du cours d'eau, ledit dispositif comportant des premiers moyens de mesure (5) de la distance entre l'extrémité de la perche (3) et un point fixe (5') du support rigide, associés soit à des seconds moyens de mesure (6) to de la distance entre l'extrémité de la perche (3) et un second point fixe (6') du support rigide (1) soit à des moyens de mesure de l'angle d'inclinaison de la perche (3) par rapport au support rigide (1), le dispositif comportant en outre des moyens de stockage et de traitement des mesures relevées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support rigide (1) est constitué d'un montant vertical (2) au sommet duquel est montée la perche (3) et d'un bâti horizontal (4) reposant sur le sol. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de mesure sont constitués par un capteur de distance par fil (5) et sont associés à des moyens de mesure de l'angle formé entre la perche (3) et le montant vertical (2) du support portant la perche (3). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens de mesure sont constitués de capteurs de distance par fil (5, 6) porté par le bâti (4), les fils des capteurs (5, 6) étant renvoyés vers l'extrémité de la perche (3) par deux axes de renvoi (5', 6') alignés verticalement l'un au-dessus de l'autre sur le montant vertical (2) du support rigide (1). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le montant vertical (2) comporte à son sommet une pièce en T pivotant maintenant la perche (3) alignée entre trois poulies (7). 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité (3') de la perche (3) comporte une pièce cylindrique (8), notamment en PVC, dont le centre coïncide avec la jonction des deux fils. to 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité (3') de la perche (3) comporte un courantomètre.