How to measure stream flow rate/ru

Поток — это общий объём жидкости, протекающий мимо фиксированной точки реки или ручья за определённое время. Он сопоставим со скоростью, с которой движется объём жидкости, как показано на рисунке 1. Объёмный расход может измеряться в различных единицах измерения объёма/времени, таких как:

• Литров в секунду (л/с)
• Кубических футов в секунду (фт³/с)
• Галлонов в минуту (гал/мин)
• Кубических метров в секунду (м³/с)

Для измерения расхода воды в трубах, канализационных системах и бытовой технике можно использовать бытовые приборы или специализированные счётчики. Данные о расходе воды используются для микрогидросистем , систем водоотведения , сбора дождевой воды , аудита водных ресурсов , скорости оседания воды, статистики уровня грунтовых вод и других данных, связанных с водными ресурсами . Для измерения расхода воды в более крупных водоёмах, таких как крупные реки или за плотинами, используются счётчики. ^{[ 1 ]}

На этой странице описываются несложные методы определения расхода небольших ручьев и рек, а также другие инструменты, которые можно использовать для этой цели.

Метод 1:

Метод ведра — это простой способ измерения расхода воды с помощью подручных средств. Для этого потребуется секундомер, большое ведро и, желательно, два-три человека. Для измерения расхода воды методом ведра:

1. Измерьте объём ведра или контейнера. Имейте в виду, что типичное 5-галлонное ведро на самом деле часто имеет объём меньше 5 галлонов.
2. Найдите место на ручье с водопадом. Если водопада нет, его можно соорудить с помощью плотины (см. рисунок 4).
3. С помощью секундомера засеките время, необходимое водопаду, чтобы наполнить ведро водой. Включите секундомер одновременно с началом наполнения ведра и остановите его, когда ведро наполнится. Не следует наполнять ведро, держа его под поверхностью воды, поскольку это не отражает истинный расход воды.
4. Запишите время, необходимое для наполнения ведра.
5. Повторите шаги 2 и 3 примерно шесть-семь раз и вычислите среднее значение. Рекомендуется провести несколько пробных замеров, прежде чем записывать данные, чтобы иметь представление о необходимых временных интервалах и измерениях.
6. Удаляйте данные только в случае возникновения серьезных проблем, например, если мусор из реки мешает течению.
7. Скорость потока – это объем ведра, деленный на среднее время, необходимое для его наполнения. ^{[ 2 ]}

Вот пример, использующий данные, полученные для расхода воды ручья Jolly Giant Creek на территории Калифорнийского политехнического университета в Гумбольдте : При использовании этих данных объемный расход (Q) равен объему ведра (V), деленному на среднее время (t).

Метод 2:

Поплавковый метод (также известный как метод поперечного сечения) используется для измерения расхода воды в крупных ручьях и реках. Он определяется путем умножения площади поперечного сечения потока на скорость течения. Чтобы измерить расход воды поплавковым методом:

1. Определите место в ручье, которое будет служить поперечным сечением ручья.
2. Используя метр или другой измерительный прибор, измерьте глубину реки через равные промежутки по её ширине (см. рисунок 3). Этот метод аналогичен ручному вычислению суммы Римана для ширины реки.
3. После сбора этих данных умножьте каждую глубину на интервал времени, в течение которого она была собрана, и сложите все значения. Это вычисление и будет площадью поперечного сечения водотока.
4. Определите длину ручья, которая обычно больше ширины реки, чтобы спустить туда плавающий предмет (апельсины отлично подойдут). ^{[ 3 ]}
5. Используя секундомер, измерьте время, необходимое поплавку для прохождения длины ручья от шага 4.
6. Повторите шаг 5 5–10 раз и определите среднее время, необходимое поплавку для прохождения потока. Для более точного определения среднего времени бросайте поплавок в воду на разном расстоянии от берега.
7. Разделите длину потока, найденную на шаге 4, на среднее время на шаге 6, чтобы определить среднюю скорость потока.
8. Скорость, найденную на шаге 7, необходимо умножить на поправочный коэффициент трения. Поскольку в верхней части реки течение быстрее, чем в нижней, из-за трения о дно, поправочный коэффициент трения выравнивает течение. Для неровного или каменистого дна умножьте скорость на 0,85. Для гладкого, илистого, песчаного или гладкого коренного грунта умножьте скорость на поправочный коэффициент 0,9.
9. Скорректированная скорость, умноженная на площадь поперечного сечения, даёт расход в объёме/времени. (Обязательно соблюдайте единые единицы измерения длины/расстояния при измерении поперечного сечения и скорости, например, метры, футы.)

Метод 3:

Плотины представляют собой небольшие плотины, которые можно использовать для измерения расхода воды в небольших и средних по размеру водотоках (несколько метров или шире). Они позволяют переливаться потоку через плотину, создавая водопад, как показано на рисунке 4. Плотины увеличивают перепад высот, делая поток более равномерным, что повышает точность измерений расхода. Однако очень важно, чтобы вся вода в ручье была направлена ​​в плотину, чтобы она точно отражала расход воды. Также важно не допускать накопления осадка за плотиной. Лучше всего работают плотины с острым гребнем. Существует много различных типов плотин, включая плотины с широким гребнем, плотины с острым гребнем, комбинированные плотины, плотины с V-образным вырезом и плотины с минимальными потерями энергии.

Метод 4:

Расходомеры — это устройства, измеряющие расход воды путём непосредственного измерения силы течения. Существует множество различных типов расходомеров, но наиболее распространёнными являются пигмеи, вихревые расходомеры, датчики расхода и течений, описанные ниже:

Дополнительное чтение

• Википедия:Объемный расход
• Измерение объемного расхода

ссылки