How to measure stream flow rate/th

หน้านี้อธิบายวิธีการแบบดั้งเดิมในการกำหนดอัตราการไหลของลำธารและแม่น้ำขนาดเล็ก รวมถึงเครื่องมืออื่นๆ ที่สามารถใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ได้

อัตราการไหล คือ ปริมาตรทั้งหมดของของเหลวที่ไหลผ่านจุดคงที่จุดหนึ่งในแม่น้ำหรือลำธารในช่วงเวลาหนึ่ง สามารถเปรียบเทียบได้กับความเร็วที่ปริมาตรของของเหลวเคลื่อนที่ ดังแสดงในรูปที่ 1 อัตราการไหลเชิงปริมาตรสามารถวัดได้ในหน่วยปริมาตร/เวลาต่างๆ เช่น:

• ลิตรต่อวินาที (L/s)
• ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (ft³/s)
• แกลลอนต่อนาที (gal/min)
• ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที (m³/s)

สามารถใช้เครื่องมือในครัวเรือนหรือมิเตอร์เฉพาะทางเพื่อหาอัตราการไหลของท่อ ระบบบำบัดน้ำเสีย และเครื่องใช้ในครัวเรือน ผู้คนใช้ข้อมูลการไหลสำหรับระบบไมโครไฮโดรระบบ บำบัด น้ำเสียการกักเก็บน้ำฝนการตรวจสอบน้ำอัตราการตกตะกอน สถิติระดับน้ำใต้ดิน และข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับ น้ำเพื่อหาอัตราการไหลของแหล่งน้ำขนาดใหญ่ เช่น แม่น้ำสายหลักหรือหลังเขื่อน จะใช้มิเตอร์^{[ 1 ]}

วิธีที่ 1: วิธี

วิธีการใช้ถังเป็นวิธีง่ายๆ ในการวัดอัตราการไหลโดยใช้อุปกรณ์ในครัวเรือน ต้องใช้เครื่องจับเวลา ถังขนาดใหญ่ และควรมีคนช่วยอย่างน้อยสองถึงสามคน วิธีการวัดอัตราการไหลโดยใช้วิธีการใช้ถังมีดังนี้:

1. วัดปริมาตรของถังหรือภาชนะ โปรดจำไว้ว่าถังขนาด 5 แกลลอนทั่วไปมักจะมีปริมาตรน้อยกว่า 5 แกลลอนจริง ๆ
2. หาบริเวณตามลำธารที่มีน้ำตก หากหาไม่พบ สามารถสร้างน้ำตกขึ้นใหม่ได้โดยใช้ฝายกั้นน้ำ (ดูรูปที่ 4)
3. ใช้เครื่องจับเวลา จับเวลาว่าใช้เวลานานเท่าใดที่น้ำตกจะเติมน้ำลงในถัง เริ่มจับเวลาพร้อมกับการเริ่มเติมน้ำลงในถัง และหยุดจับเวลาเมื่อถังเต็ม ไม่ควรเติมน้ำโดยการถือถังไว้ใต้น้ำไหล เพราะนั่นไม่ใช่ปริมาณน้ำไหลที่แท้จริง
4. บันทึกเวลาที่ใช้ในการเติมถังให้เต็ม
5. ทำซ้ำขั้นตอนที่สองและสามประมาณหกถึงเจ็ดครั้ง แล้วหาค่าเฉลี่ย ควรทดลองทำดูก่อนบันทึกข้อมูลจริงสักสองสามครั้ง เพื่อให้คุ้นเคยกับจังหวะเวลาและการวัดที่จำเป็น
6. ควรลบข้อมูลเฉพาะในกรณีที่เกิดปัญหาใหญ่ เช่น เศษซากจากลำธารขัดขวางการไหล
7. อัตราการไหลคือปริมาตรของถังหารด้วยเวลาเฉลี่ยที่ใช้ในการเติมถัง^{[ 2 ]}

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างที่ใช้ข้อมูลอัตราการไหลของลำธารจอลลี่ไจแอนท์ใน บริเวณมหาวิทยาลัย แคลโพลีฮัมโบลต์ : จากข้อมูลนี้ อัตราการไหลเชิงปริมาตร (Q) เท่ากับปริมาตรของถัง (V) หารด้วยเวลาเฉลี่ย (t)

แบบลอยตัว

วิธีการวัดอัตราการไหลโดยใช้ทุ่น (หรือที่เรียกว่าวิธีการวัดพื้นที่หน้าตัด) ใช้ในการวัดอัตราการไหลสำหรับลำธารและแม่น้ำขนาดใหญ่ โดยคำนวณได้จากการคูณพื้นที่หน้าตัดของลำธารด้วยความเร็วของน้ำ วิธีการวัดอัตราการไหลโดยใช้วิธีการทุ่นมีดังนี้:

1. หาจุดในลำธารที่จะใช้เป็นหน้าตัดของลำธาร
2. ใช้ไม้บรรทัดหรืออุปกรณ์วัดอื่นๆ วัดความลึกของลำธารเป็นช่วงๆ เท่าๆ กันตลอดความกว้างของลำธาร (ดูรูปที่ 3) วิธีนี้คล้ายกับการคำนวณผลรวมรีมันน์ของความกว้างของแม่น้ำ ด้วยมือ
3. เมื่อรวบรวมข้อมูลเหล่านี้แล้ว ให้คูณความลึกแต่ละค่าด้วยช่วงเวลาที่ทำการวัด และนำค่าทั้งหมดมารวมกัน การคำนวณนี้คือพื้นที่หน้าตัดของลำธาร
4. เลือกความยาวของลำธาร ซึ่งโดยทั่วไปจะยาวกว่าความกว้างของแม่น้ำ เพื่อส่งวัตถุลอยน้ำลงไป (ส้มใช้ได้ดี) ^{[ 3 ]}
5. ใช้เครื่องจับเวลา วัดเวลาที่ลูกลอยใช้ในการเคลื่อนที่ไปตามลำน้ำตั้งแต่ขั้นตอนที่ 4 เป็นต้นไป
6. ทำซ้ำขั้นตอนที่ห้า 5-10 ครั้ง แล้วหาค่าเฉลี่ยเวลาที่ทุ่นใช้ในการเคลื่อนที่ไปตามกระแสน้ำ โยนทุ่นลงน้ำในระยะห่างจากชายฝั่งที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้ค่าเฉลี่ยที่แม่นยำยิ่งขึ้น
7. นำความยาวของลำธารที่ได้จากขั้นตอนที่ 4 มาหารด้วยเวลาเฉลี่ยที่ได้จากขั้นตอนที่ 6 เพื่อหาความเร็วเฉลี่ยของลำธาร
8. ความเร็วที่ได้ในขั้นตอนที่ 7 จะต้องคูณด้วยค่าปรับแก้แรงเสียดทาน เนื่องจากส่วนบนของลำธารไหลเร็วกว่าส่วนล่างเนื่องจากแรงเสียดทานกับพื้นลำธาร ค่าปรับแก้แรงเสียดทานจึงช่วยปรับให้การไหลสม่ำเสมอขึ้น สำหรับพื้นลำธารที่ขรุขระหรือเป็นหิน ให้คูณความเร็วด้วย 0.85 สำหรับพื้นลำธารที่เรียบ เป็นโคลน เป็นทราย หรือเป็นหินเรียบ ให้คูณความเร็วด้วยค่าปรับแก้ 0.9
9. ความเร็วที่ปรับแก้แล้วคูณด้วยพื้นที่หน้าตัดจะได้อัตราการไหลในหน่วยปริมาตรต่อเวลา (โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน่วยความยาว/ระยะทางที่วัดพื้นที่หน้าตัดและความเร็วมีความสอดคล้องกัน เช่น เมตร ฟุต)

วิธีที่ 3:

ฝายเป็นเขื่อนขนาดเล็กที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของลำธารขนาดเล็กถึงขนาดกลาง (กว้างไม่กี่เมตรขึ้นไป) ฝายช่วยให้น้ำที่ล้นจากลำธารไหลผ่านด้านบนของฝาย ทำให้เกิดน้ำตก ดังแสดงในรูปที่ 4 ฝายช่วยเพิ่มความเปลี่ยนแปลงของระดับความสูง ทำให้การไหลของลำธารมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งทำให้การวัดอัตราการไหลแม่นยำยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญมากคือต้องแน่ใจว่าน้ำทั้งหมดในลำธารถูกส่งผ่านฝายเพื่อให้ได้ค่าการไหลของลำธารที่ถูกต้อง นอกจากนี้ยังสำคัญที่จะต้องป้องกันไม่ให้ตะกอนสะสมอยู่ด้านหลังฝาย ฝายแบบสันคมใช้งานได้ดีที่สุด มีฝายหลายประเภท ได้แก่ ฝายสันกว้าง ฝายสันคม ฝายแบบผสม ฝายรูปตัววี และฝายที่ลดการสูญเสียพลังงานให้น้อยที่สุด

วิธีที่ 4:

มิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดการไหลของลำธารโดยการวัดกระแสน้ำโดยตรง มีมิเตอร์หลายประเภท แต่ที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ มิเตอร์แบบพิกมี (Pygmy meter), มิเตอร์แบบกระแสน้ำวน (Vortex meter), โพรบวัดการไหล (Flow probe) และมิเตอร์วัดกระแสน้ำ (Current meter) ซึ่งจะอธิบายไว้ด้านล่าง:

เพิ่มเติม

• วิกิพีเดีย: อัตราการไหลเชิงปริมาตร
• การวัดอัตราการไหลเชิงปริมาตร

ข้อมูลอ้างอิง