Methods comparison for river suspended sediment measurements containing sand
Comparaison de méthodes pour l’analyse des matières en suspension dans les cours d’eau, en présence de sable
Résumé
Measurements of SSC (Suspended Solid Concentration) concentrations in rivers are a complex scientific issue. Many questions arise on the spatial and temporal distribution of particles throughout a cross-section, on the properties of particles and grain-size, and also on the sediment transport capacity of streams and rivers. In this study, we focused on the SSC and grain size distribution measured from river samples, automatically or manually acquired. Many agencies suggested slightly different methods for measuring SSC: The European standard NF EN 872, which is similar to the US EPA 160.2 requires sub-sampling using shake-and-pour aliquot selection. The APHA 2540D requires sub-sampling by pipetting at mid-depth in the original sample shaken with a magnetic stirrer. These methods lead to significant uncertainty when particles larger than 63 µm are present in the samples. The ASTM D3977 analysis method, endorsed by the USGS is more accurate to capture and quantify particles larger than 63 µm. We confirm in this study the sub-sampling problem in a large concentration range using a set of samples from an alpine river.
La mesure des concentrations de matières en suspension (MES) dans les cours d’eau est un sujet d’étude complexe. Des questions se posent sur la répartition spatiale des particules dans le cours d’eau, notamment celle du sable en suspension. La taille des particules et leurs propriétés, mais aussi la capacité de la rivière à mobiliser ces matières sont des sujets qui intéressent la recherche et les gestionnaires de cours d’eau. Dans cette étude, nous nous focaliserons sur la mesure de la concentration et de la distribution granulométrique des MES non-organiques dans un échantillon prélevé manuellement ou de manière automatique dans un cours d’eau. Plusieurs méthodes de dosage en laboratoire existent dont la norme NF EN 872 préconisée pour la mesure des concentrations en MES dans la plupart des types d’eau. Cependant cette méthode présente des limites importantes en cas de présence de particules de diamètre supérieur à 63µm (sables). Nous illustrons dans cette étude le problème du sous-échantillonnage en présence de sable, en testant différentes méthodes utilisées en France et ailleurs sur une centaine d’échantillons de concentrations variées prélevés dans une rivière alpine. Notre étude montre que la méthode ASTM D3977 est plus précise que les autres méthodes testées pour mesurer les concentrations en MES en présence de sable dans l’échantillon.