Figura 1. Un ruscello di montagna che scorre.

Il flusso è il volume totale di un fluido che scorre oltre un punto fisso in un fiume o torrente nel tempo. È paragonabile alla velocità alla quale viaggia un volume di fluido come mostrato nella Figura 1. Le portate volumetriche possono essere misurate in varie unità di volume/tempo come:

  • Litri al secondo (L/s)
  • Piedi cubi al secondo (ft³/s)
  • Galloni al minuto (gal/min)
  • Metri cubi al secondo (m³/s)

Strumenti domestici o contatori specializzati possono essere utilizzati per trovare le portate di tubi, sistemi fognari ed elettrodomestici. Le persone utilizzano i dati di flusso per sistemi microidro, sistemi di acque reflue, bacini di raccolta dell'acqua piovana, audit dell'acqua, tassi di assestamento, statistiche sulla falda freatica e altre informazioni relative all'acqua. Per trovare il flusso di corpi idrici più grandi come i grandi fiumi o dietro le dighe, vengono utilizzati i metri.

Questa pagina descrive metodi a bassa tecnologia per determinare il flusso di piccoli ruscelli e fiumi, nonché altri strumenti che possono essere utilizzati a tale scopo.

Metodo 1: metodo del secchio[edit | edit source]

Figura 2. Trovare la portata utilizzando un secchio.

Il metodo Bucket è un modo semplice per misurare la portata utilizzando articoli per la casa. Richiede un cronometro, un grande secchio e preferibilmente da due a tre persone. Per misurare la portata utilizzando il metodo del secchio:

  1. Misura il volume del secchio o del contenitore. Tieni presente che un tipico secchio da 5 galloni è spesso in realtà inferiore a 5 galloni.
  2. Trova una posizione lungo il ruscello che abbia una cascata. Se non è possibile trovarne una, è possibile costruire una cascata utilizzando uno sbarramento (vedere la Figura 4).
  3. Con un cronometro, calcola quanto tempo impiega la cascata per riempire il secchio d'acqua. Avviare il cronometro contemporaneamente all'inizio del riempimento del secchio e fermare il cronometro quando il secchio si riempie. Il secchio non deve essere riempito tenendolo al di sotto della superficie del flusso perché non è la vera portata.
  4. Registra il tempo necessario per riempire il secchio.
  5. Ripeti i passaggi due e tre circa sei o sette volte e fai la media. È una buona idea eseguire alcune prove prima di registrare qualsiasi dato in modo da poter avere un'idea dei tempi e delle misurazioni richieste.
  6. Eliminare i dati solo se sorgono problemi importanti come detriti dal flusso che interferiscono con il flusso.
  7. La portata è il volume del secchio diviso per il tempo medio impiegato per riempire il secchio.
Dati metodo bucket per flusso (esempio)
Numero di prova Tempo (secondi) Volume della benna (galloni)
1 13.2 5
2 14 5
3 14.5 5
4 13 5
5 13.4 5
6 13.1 5

Ecco un esempio che utilizza i dati trovati per la portata del Jolly Giant Creek su un terreno di Cal Poly Humboldt: Utilizzando questi dati, la portata volumetrica (Q) è uguale al volume della benna (V) diviso per il tempo medio ( t).

[math]\displaystyle{ Q=v/t }[/math]

dove [math]\displaystyle{ t=\frac{13.2s+14s+14.5s+13s+13.4s+13.1s}{6 trials}=13.5 seconds }[/math]

Così [math]\displaystyle{ t = 13.5 seconds }[/math] e [math]\displaystyle{ V = 5 gallons }[/math]

[math]\displaystyle{ Q = \frac{V}{t}= \frac{5 gallons}{13.5 seconds} = 0.37 \frac{gallons}{second} }[/math]

Quindi la portata è 0,37 galloni/secondo o Q = 0,37 galloni/sec * 60 sec/min = 22,2 galloni/minuto.

Pertanto la portata (Q) è 22,2 GPM.

Metodo 2: metodo flottante[edit | edit source]

Figura 3. Trovare la portata usando un galleggiante e uno stick del misuratore.

Il metodo float (noto anche come metodo della sezione trasversale) viene utilizzato per misurare la portata per corsi d'acqua e fiumi più grandi. Si trova moltiplicando un'area della sezione trasversale del flusso per la velocità dell'acqua. Per misurare la portata utilizzando il metodo float:

  1. Individua un punto nel ruscello che fungerà da sezione trasversale del ruscello.
  2. Utilizzando un metro o un altro mezzo di misurazione, misurare la profondità del flusso a intervalli uguali lungo la larghezza del flusso (vedi Figura 3). Questo metodo è simile al calcolo manuale di una somma di Riemann per la larghezza del fiume.
  3. Una volta raccolti questi dati, moltiplicare ciascuna profondità per l'intervallo in cui è stata rilevata e sommare tutti gli importi. Questo calcolo è l'area di una sezione trasversale del flusso.
  4. Decidi una lunghezza del ruscello, in genere più lunga della larghezza del fiume, per inviare un oggetto galleggiante verso il basso (le arance funzionano alla grande).
  5. Utilizzando un cronometro, misurare il tempo impiegato dal galleggiante per percorrere la lunghezza del flusso dal passaggio 4.
  6. Ripetere il passaggio cinque 5-10 volte e determinare il tempo medio impiegato dal galleggiante per percorrere il flusso. Getta il galleggiante in acqua a diverse distanze dalla battigia per ottenere una media più precisa.
  7. Dividere la lunghezza del flusso trovata nel passaggio 4 per il tempo medio nel passaggio 6 per determinare la velocità media del flusso.
  8. La velocità trovata nella fase 7 deve essere moltiplicata per un fattore di correzione dell'attrito. Poiché la parte superiore di un ruscello scorre più velocemente del fondo a causa dell'attrito contro il letto del ruscello, il fattore di correzione dell'attrito uniforma il flusso. Per fondali accidentati o rocciosi, moltiplicare la velocità per 0,85. Per condizioni di substrato roccioso liscio, fangoso, sabbioso o liscio, moltiplicare la velocità per un fattore di correzione di 0,9.
  9. La velocità corretta moltiplicata per l'area della sezione trasversale fornisce la portata in volume/tempo. (Assicurarsi di mantenere unità di lunghezza/distanza coerenti quando si misura la sezione trasversale e la velocità, ad esempio metri, piedi)

Metodo 3: sbarramenti[edit | edit source]

Figura 4: Un esempio di uno stramazzo con intaglio a V.

Gli sbarramenti sono piccole dighe che possono essere utilizzate per misurare la portata per corsi d'acqua di piccole e medie dimensioni (pochi metri o più). Consentono al trabocco del torrente di riversarsi sulla sommità dello sbarramento, creando una cascata, come si vede nella Figura 4. Gli sbarramenti aumentano il cambiamento di elevazione rendendo il flusso del torrente più coerente, il che rende le misurazioni della portata più precise. Tuttavia, è molto importante che tutta l'acqua nel torrente sia diretta nello sbarramento affinché rappresenti accuratamente il flusso del torrente. È anche importante evitare che i sedimenti si accumulino dietro lo sbarramento. Gli sbarramenti crestati affilati funzionano meglio. Esistono molti diversi tipi di sbarramenti che includono sbarramenti a cresta ampia, sbarramenti a cresta affilata, sbarramenti combinati, sbarramenti con intaglio a V e sbarramenti a minima perdita di energia.

Metodo 4: metri[edit | edit source]

I contatori sono dispositivi che misurano il flusso del flusso misurando direttamente la corrente. Esistono molti diversi tipi di misuratori, il più comune è il misuratore pigmeo, il misuratore a vortice, la sonda di flusso e il misuratore di corrente: sono brevemente descritti di seguito.

Ulteriori letture[edit | edit source]

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Riferimenti[edit | edit source]

  1. Geo-Scientific Ltd. (2001). Flow and Current Meters. Retrieved November 7, 2009, from Geo-Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/index.html
  2. Cahner Publishing Company. (1984, November 21). Liquid Flowmeters. Retrieved October 28, 2009, from Omega Engineering website: http://web.archive.org/web/20170909023441/http://www.omega.com:80/techref/flowcontrol.html
  3. Geo Scientific Ltd. (2001). Global Flow Probe. Retrieved November 7, 2009, from Geo Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Flow_Probe.html
  4. Geo Scientific Ltd. (2001). Swoffer Current Meter. Retrieved November 4, 2009, from Geo Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Swoffer2100_CurrentMeter.html
Page data
Part of Engr115 Intro to Engineering, Engr305 Appropriate Technology
Keywords measurement, flow rate, water, How tos, water, Microhydro
SDG Sustainable Development Goals SDG06 Clean water and sanitation
Authors Lonny Grafman, Monica Napoles, Andrew Collins-Anderson, Nathan Hawk
Published 2009
License CC-BY-SA-4.0
Affiliations Cal Poly Humboldt
Derivative of How to measure stream flow rate
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Language Italiano (it)
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