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WMO / OMM PROJET Volta - HYCOS STAGE DE FORMATION Décembre 2006 FORMATION EN HY

WMO / OMM PROJET Volta - HYCOS STAGE DE FORMATION Décembre 2006 FORMATION EN HYDROMETRIE ELEMENTS DE TOPOGRAPHIE NIVELLEMENT AVERTISSEMENT Ce document traite du thème de la topographie et du nivellement appliqué à l’hydrologie, sujet vaste et complexe qu’il est illusoire de prétendre explorer de manière exhaustive en quelques pages. Complété par les notes, visites de terrain et échanges d’expériences entre participants, ce document devrait constituer un bon mémento pour les hydrométristes anciens ou nouveaux qui suivent ce cours. Ce document, dont la diffusion est strictement limitée, à été préparé à partir des ouvrages cités en référence dont nous avons extrait les passages qui nous paraissaient les plus didactiques, et de l’expérience professionnelle de l’animateur. SOMMAIRE INTRODUCTION 1 NIVELLEMENT................................................................................................................ 3 1.1 DEFINITIONS........................................................................................................... 3 1.2 TRANSPORT............................................................................................................. 4 1.3 CONTROLE DE NIVEAU........................................................................................ 4 1.4 PRINCIPE DU NIVELLEMENT .............................................................................. 6 2 TECHNIQUE DU NIVELLEMENT................................................................................. 8 2.1 NIVELLEMENT PAR CHEMINEMENT ................................................................ 9 2.2 NIVELLEMENT PAR RAYONNEMENT............................................................. 10 2.3 NIVELLEMENT DE SURFACE ............................................................................ 12 2.4 PROFIL EN LONG.................................................................................................. 13 3 FERMETURE .................................................................................................................. 24 3.1 CALCUL DE LA FERMETURE ............................................................................ 24 3.2 COMPENSATION................................................................................................... 27 4 PROFIL EN TRAVERS................................................................................................... 27 4.1 PIQUETAGE DES POINTS CARACTERISTIQUES............................................ 28 4.2 PENTE DE LIGNE D’EAU..................................................................................... 29 U 4.3 RESTITUTION D'UN PROFIL SUIVANT UN AXE. ........................................... 29 4.4 CONTROLE DES ECHELLES LIMNIMETRIQUES............................................ 32 5 ANNEXES ....................................................................................................................... 35 5.1 Fiche de contrôle d’une station ................................................................................ 35 5.2 Fiche de contrôle de station feuille 2 .................................................................... 36 5.3 Contrôle et calage des échelles................................................................................. 36 5.4 Contrôle des distances.............................................................................................. 38 5.5 Carnet de nivellement............................................................................................... 39 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES Association Française de Topographie, 2000, Lexique Topographique Brabant M., 2000, Maîtriser la topographie, M., Ed. Eyrolles D'Hollander R., 1967, Eléments de topographie, Ecole Nationale des Sciences Géographiques, Institut Géographique National. D'Hollander R., 1971, Topographie générale, tomes 1 et 2, Ed. Eyrolles. Dufour J.P., 1999, Cours d’introduction à la géodésie, Ecole Nationale des Sciences Géographiques, Institut Géographique National. Institut Géographique National, www.ign.fr Milles S. et Lagofun J., 1999, Topographie et topométrie modernes, tomes 1 et 2, Ed. Eyrolles. Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier Projet Volta – HYCOS Stage Formation "Techniques hydrométriques" Eléments de Topographie – Nivellement Page - 2 - Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier Projet Volta – HYCOS Stage Formation "Techniques hydrométriques" Eléments de Topographie – Nivellement Page - 3 - INTRODUCTION L’hydrométrie pratique fait appel pour de nombreux travaux aux techniques de nivellement : calage des échelles, profils en long et en travers des stations, détermination des pentes de lignes d’eau, rattachement d’échelles etc. dans certains cas, les résultats de ces travaux de nivellement sont aussi importants, sinon plus, que les jaugeages eux-mêmes Cette note rappelle en même temps les principes essentiels du nivellement et devrait servir de mémento aux opérateurs hydrologiques de terrain qui n'ont pas l'occasion de manipuler souvent pour effectuer, aussi correctement que possible, les levés simples de rattachement d'échelles limnimétriques, les profils en long, profils en travers et les implantations de stations hydrométriques en général. Les méthodes qui sont proposées ainsi que les imprimés de terrain tiennent compte du fait qu’il est indispensable que tous les éléments constitutifs du travail de terrain soient consignés pour que le dépouillement des travaux au bureau puisse être réalisé par un agent autre que celui qui a exécuté les mesures sur le terrain. Les croquis proposés dans cette note sont de Jean Thiébaux et doivent faciliter la compréhension du texte et des travaux pratiques. 1 NIVELLEMENT 1.1 DEFINITIONS La topographie est l’art de représenter sur un plan la configuration réelle du terrain. La planimétrie a pour but de représenter la projection, sur un plan horizontal, de tous les points situés sur le terrain. Pour cela on mesurera les distances séparant les différents points les uns des autres ainsi que les angles pour rattacher ces différents points. Le nivellement ou altimétrie est l’ensemble des opérations topographiques qui permet de déterminer l'altitude d'un point à partir de l'altitude connue d'une référence, après avoir calculé la dénivelée entre ces deux points. On pourra distinguer le nivellement direct nécessitant l'utilisation d'un niveau et d'une mire et le nivellement indirect résultant de la mesure de l'angle vertical et de la distance horizontale ou inclinée entre les 2 points. On utilise un niveau (fig. 1.1) pour engendre le plan horizontal de visée et une mire pour mesurer les dénivelées des points visés avec ce plan horizontal. L’altitude d’un point A étant connue, on appellera « visée arrière » ou AR la lecture faite sur la mire posée sur le point connu, et « visée avant » ou AV, la lecture sur la mire posée sur le point B dont on veut connaître l’altitude. La différence entre les visées arrière et avant donne la différence d’altitude entre les points A et B, si cette différence est positive, le point B est plus haut que le point A, si elle est négative, le point B est plus bas que le point A. L’altitude du point B s’obtient en ajoutant algébriquement la différence calculée à l’altitude du point A. Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier Figure 1.1 : un niveau en station 1.2 TRANSPORT Le niveau est un appareil simple mais tout de même fragile qu'il faut obligatoirement transporter dans son coffre protecteur, lui-même placé dans une boîte en bois garnie de mousse. Dans le véhicule, placer la boîte à plat, à l’endroit et en général dans la cabine. Les mires, également très fragiles, doivent être transportées dans des mousses ou des étuis en toile épaisse et surtout pas en porte-à-faux avec des objets lourds dessus. Les trépieds sont également fragiles. Eviter les placer avec des objets lourds dessus, les porte- à-faux, les frottements contre objets durs. La plaque de couche doit être protégée par sa housse en cuir ou son capuchon en plastique d’origine. Eviter d'accrocher les vis papillons et de les casser ou de les tordre. On peut savonner les parties de bois coulissantes pour faciliter leur glissement. 1.3 CONTROLE DE NIVEAU Un niveau déréglé génère un cône et non un plan horizontal mais les résultats peuvent être corrects si les points vises sont à la même distance du niveau. Il est donc impératif, avant de commencer un relevé, de vérifier si le niveau est en état. Pour cela on effectue un contrôle rapide en procédant comme suit : (voir figure 1.2). Placer deux crapauds (voir figure 1.3) ou deux piquets P1 et P2 à environ 50 m de distance l'un de l'autre. Mettre en station en S1 à 50 m environ de P1. Lire la mire placée sur P1 puis sur P2. Projet Volta – HYCOS Stage Formation "Techniques hydrométriques" Eléments de Topographie – Nivellement Page - 4 - Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier Appelons ces lectures respectivement L1 et L2. Déplacer le niveau et mettre en station en S2 à environ 50 m du piquet P2 et lire la mire placée sur P2 puis sur P1. Appelons ces lectures L3 et L4. Le niveau est bien réglé et en état si : (L1 - L4) = (L2 - L3) Les deux nombres trouvés doivent être égaux au mm près. Figure 1.2 : Contrôle d’un niveau Toujours protéger le niveau du soleil Essuyer les lentilles avec un mouchoir fin et propre ou une peau de chamois spéciale NE JAMAIS DEMONTER UN APPAREIL L'ENVOYER EN REPARATION CHEZ UN SPECIALISTE Figure 1.3 : Crapaud topographique Projet Volta – HYCOS Stage Formation "Techniques hydrométriques" Eléments de Topographie – Nivellement Page - 5 - Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier 1.4 PRINCIPE DU NIVELLEMENT Un nivellement est un relevé de points précis et d'altitudes variées appelé profil, cheminement ou rattachement. Il consiste à mesurer les différences d'altitude entre deux ou plusieurs points. Le principe est donné sur la figure 1.4. C'est le dispositif le plus simple mais peu pratique et peu rapide, surtout lors de mesure de distances et de nombre de points important. On utilise alors un niveau simple ou automatique. En général en hydrologie, les nivellements demandés sont des profils en travers d’une rivière à une section donnée ou un profil en long sur 500 m de part et d'autre d'une section ou encore des rattachements d'éléments d'échelles de batterie à un repère. Figure 1.4 : Principe du nivellement au niveau Projet Volta – HYCOS Stage Formation "Techniques hydrométriques" Eléments de Topographie – Nivellement Page - 6 - Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier Tous ces travaux se font au niveau et/ou à la chaîne, les théodolites étant plus spécialement utilisés par les professionnels. On procède, suivant la topographie des lieux et des accès, par cheminement ou par rayonnement. (Voir fig. 1.5 et 1.6). Figure 1.5 : Nivellement par cheminement Figure 1.6 : Nivellement par rayonnement Projet Volta – HYCOS Stage Formation "Techniques hydrométriques" Eléments de Topographie – Nivellement Page - 7 - Unité Observatoire Hydrologiques et Ingénierie (OBHI) IRD - Montpellier 2 TECHNIQUE DU NIVELLEMENT La différence de niveau entre deux points (nivellement) peut être déterminée à partir de trois procédés différents suivant uploads/Geographie/ notes-topographie.pdf