How to measure stream flow rate/ar

تصف هذه الصفحة طرقًا بسيطة لتحديد تدفق الجداول والأنهار الصغيرة، بالإضافة إلى أدوات أخرى يمكن استخدامها لهذا الغرض.

التدفق هو الحجم الكلي لسائل يتدفق عبر نقطة ثابتة في نهر أو مجرى مائي مع مرور الوقت. وهو يُشابه سرعة حركة حجم معين من السائل كما هو موضح في الشكل 1. ويمكن قياس معدلات التدفق الحجمي بوحدات حجم/زمن مختلفة، مثل:

• لترات في الثانية (لتر/ثانية)
• قدم مكعب في الثانية (قدم³/ثانية)
• جالون في الدقيقة (غالون/دقيقة)
• متر مكعب في الثانية (م³/ث)

يمكن استخدام الأدوات المنزلية أو العدادات المتخصصة لقياس معدلات تدفق المياه في الأنابيب وشبكات الصرف الصحي والأجهزة المنزلية. ويستخدم الناس بيانات التدفق لأنظمة الطاقة الكهرومائية الصغيرة ، وأنظمة معالجة مياه الصرف الصحي ، وتجميع مياه الأمطار ، ومراجعة استهلاك المياه ، ومعدلات الترسيب، وإحصاءات منسوب المياه الجوفية، وغيرها من المعلومات المتعلقة بالمياه . كما تُستخدم العدادات لقياس تدفق المياه في المسطحات المائية الكبيرة، مثل الأنهار الرئيسية أو خلف السدود. ^{[ 1 ]}

طريقة الدلو هي طريقة بسيطة لقياس معدل التدفق باستخدام أدوات منزلية. تتطلب هذه الطريقة ساعة توقيت، ودلوًا كبيرًا، ويفضل وجود شخصين أو ثلاثة. لقياس معدل التدفق باستخدام طريقة الدلو:

1. قم بقياس حجم الدلو أو الوعاء. ضع في اعتبارك أن الدلو النموذجي سعة 5 جالونات غالبًا ما يكون في الواقع أقل من 5 جالونات.
2. ابحث عن موقع على طول مجرى النهر يحتوي على شلال. إذا لم يتم العثور على أي شلال، فيمكن إنشاء شلال باستخدام سد (انظر الشكل 4).
3. باستخدام ساعة توقيت، احسب الوقت الذي يستغرقه الشلال لملء الدلو بالماء. ابدأ تشغيل ساعة التوقيت بالتزامن مع بدء ملء الدلو، وأوقفها عند امتلائه. لا تملأ الدلو بوضعه تحت سطح الماء لأن ذلك لا يعكس معدل التدفق الحقيقي.
4. سجل الوقت المستغرق لملء الدلو.
5. كرر الخطوتين الثانية والثالثة حوالي ست أو سبع مرات، ثم احسب المتوسط. من المستحسن إجراء بعض التجارب قبل تسجيل أي بيانات، حتى تتمكن من فهم التوقيت والقياسات المطلوبة.
6. لا تقم بحذف البيانات إلا في حالة ظهور مشاكل كبيرة مثل وجود حطام من مجرى النهر يعيق التدفق.
7. معدل التدفق هو حجم الدلو مقسومًا على متوسط ​​الوقت اللازم لملء الدلو. ^{[ 2 ]}

فيما يلي مثال باستخدام البيانات الموجودة لمعدل تدفق جدول جولي جاينت في أراضي كال بولي هومبولت : باستخدام هذه البيانات، فإن معدل التدفق الحجمي (Q) يساوي حجم الدلو (V) مقسومًا على متوسط ​​الوقت (t).

تُستخدم طريقة الطفو (المعروفة أيضًا بطريقة المقطع العرضي) لقياس معدل تدفق المياه في الجداول والأنهار الكبيرة. ويتم حسابه بضرب مساحة المقطع العرضي للجدول في سرعة الماء. لقياس معدل التدفق باستخدام طريقة الطفو:

1. حدد نقطة في مجرى النهر ستكون بمثابة المقطع العرضي للمجرى.
2. باستخدام مسطرة مترية، أو أي وسيلة قياس أخرى، قِس عمق المجرى المائي على فترات متساوية على طول عرضه (انظر الشكل 3). هذه الطريقة مشابهة لحساب مجموع ريمان لعرض النهر يدويًا.
3. بعد جمع هذه البيانات، اضرب كل عمق في الفترة الزمنية التي تم أخذه فيها، ثم اجمع كل القيم معًا. هذه العملية الحسابية تمثل مساحة المقطع العرضي للمجرى المائي.
4. حدد طول مجرى النهر، وعادةً ما يكون أطول من عرض النهر، لإرسال جسم عائم إليه (البرتقال مناسب جدًا). ^{​​[ 3 ]}
5. باستخدام ساعة توقيت، قم بقياس الوقت الذي تستغرقه العوامة للانتقال على طول مجرى النهر بدءًا من الخطوة 4.
6. كرر الخطوة الخامسة من 5 إلى 10 مرات، وحدد متوسط ​​الوقت الذي تستغرقه العوامة لقطع مسافة في التيار. ارمِ العوامة في الماء على مسافات مختلفة من الشاطئ للحصول على متوسط ​​أكثر دقة.
7. اقسم طول التيار الذي تم إيجاده في الخطوة 4 على متوسط ​​الوقت في الخطوة 6 لتحديد متوسط ​​سرعة التيار.
8. يجب ضرب السرعة المحسوبة في الخطوة 7 بمعامل تصحيح الاحتكاك. ولأنّ أعلى مجرى النهر يتدفق أسرع من أسفله بسبب الاحتكاك بقاع المجرى، فإنّ معامل تصحيح الاحتكاك يُوحّد التدفق. في حالة القيعان الخشنة أو الصخرية، تُضرب السرعة في 0.85. أما في حالة القيعان الملساء أو الموحلة أو الرملية أو الصخرية الملساء، فتُضرب السرعة في معامل تصحيح قدره 0.9.
9. بضرب السرعة المصححة في مساحة المقطع العرضي، نحصل على معدل التدفق بالحجم/الزمن. (تأكد من استخدام وحدات قياس موحدة للطول/المسافة عند قياس مساحة المقطع العرضي والسرعة، مثل المتر أو القدم).

السدود الصغيرة هي سدود تُستخدم لقياس معدل تدفق المياه في الجداول الصغيرة والمتوسطة الحجم (بضعة أمتار أو أكثر). تسمح هذه السدود بتدفق المياه الزائدة من فوقها، مُشكّلةً شلالًا، كما هو موضح في الشكل 4. تزيد السدود من تفاوت الارتفاع، مما يجعل تدفق المياه أكثر انتظامًا، وبالتالي يُحسّن دقة قياسات معدل التدفق. مع ذلك، من الضروري توجيه جميع مياه الجدول إلى السد لكي يُمثّل تدفق الجدول بدقة. من المهم أيضًا منع تراكم الرواسب خلف السد. تُعدّ السدود ذات القمة الحادة هي الأنسب. هناك أنواع عديدة من السدود، منها السدود ذات القمة العريضة، والسدود ذات القمة الحادة، والسدود المركبة، والسدود ذات الشق على شكل حرف V، والسدود ذات الحد الأدنى من فقد الطاقة.

العدادات هي أجهزة تقيس تدفق المياه عن طريق قياس التيار مباشرةً. توجد أنواع عديدة من العدادات، ولكن أكثرها شيوعًا هي عداد بيغمي، وعداد الدوامة، ومسبار التدفق، وعداد التيار، والموصوفة أدناه:

• ويكيبيديا: معدل التدفق الحجمي
• قياس معدل التدفق الحجمي