توزيع السرعة: الطبيعة وقياسها
اقرأ هذه المقالة للتعرف على طبيعة توزيع السرعة وقياسها بواسطة العوامات.
طبيعة توزيع السرعة:
في القنوات ، يكون التدفق في الغالب مضطربًا ، وبالتالي يصبح من الصعب قياس السرعة المتوسطة عند نقطة معينة. لكن ثلاث إلى أربع ملاحظات في نفس النقطة تعطي نتائج متوسطة إلى حد ما. بالنسبة لأي نوع من التدفق ، الصفيحي أو المضطرب ، فإن توزيع السرعة عبر المقطع العرضي للقناة له بعض الخصائص العامة. ومن ثم الوصول إلى متوسط سرعة التدفق ، من الضروري جدًا فهم طبيعة مخطط توزيع السرعة. يظهر توزيع السرعة عبر المقطع العرضي لقناة مستطيلة في الشكل 15.1 ، (أ) ، (ب) و (ج).
يعطون:
أنا. يسوفيلس في قسم.
ثانيا. ملف تعريف السرعة في الأقسام العمودية.
ثالثا. ملامح السرعة في المقاطع الأفقية.
من الشكل 15.1 ، تكون طبيعة توزيع السرعة واضحة للغاية. تتمثل طريقة رسم مخطط توزيع السرعة في قياس السرعات في مراكز المربعات الصغيرة المكونة من الخطوط العمودية والأفقية الوهمية. ثم يمكن ربط نقاط السرعات المتساوية مع منحنى سلس للحصول على isovels مختلفة. وبالتالي isovel هو منحنى الحصول عليها من خلال الانضمام إلى نقاط سرعات متساوية. isovels الداخلية هي لسرعات أعلى.
لقد تم تجربة أن السرعة القصوى تحدث عند 0.15. D إلى 0.20 D تحت سطح الماء على الخط المركزي للقناة. تحدث السرعة المتوسطة في القسم الرأسي عند 0.6 D تحت سطح الماء. وقد ثبت أيضا أن نسبة السرعة القصوى إلى متوسط السرعة عادة ما تكون 1.2. يوضح الشكل 15.2 توزيع السرعة الرأسية في أي قسم.
قياس السرعة بواسطة العربات:
هذه الطريقة بسيطة للغاية وتعطي نتائج دقيقة إلى حد ما. تتكون هذه الطريقة في ملاحظة الوقت الذي تستغرقه العوامات في اجتياز مسافة محسوبة.
ثم:
المسافة التي سافر بها تعويم في م / الوقت التي اتخذت في ثوانى. = السرعة في م / ثانية.
يمكن تصنيف العوامات إلى الفئات التالية:
أنا. يطفو السطح
ثانيا. يطفو تحت السطحية أو يطفو مزدوجة
ثالثا. التوأم يطفو
د. قضبان السرعة أو قضيب يطفو
أنا. الطوافات السطحية:
وهي مصنوعة من مواد خفيفة ، على سبيل المثال ، الفلين. لجعلها سهلة التمييز ، يتم رسمها في الأعلى. يتم ترجيح العوامات الضوئية لإبقائها تطفو فوق سطح الماء مباشرةً. يجب أن تكون العوامات ذات حجم صغير بما فيه الكفاية بحيث يمكن تحملها بشكل أكبر بواسطة سرعة الشعيرات السطحية. يتراوح قطر العوامة بشكل عام من 8 إلى 16 سم. من الصحيح بالطبع أن العوامات لا ينبغي أن تكون خفيفة للغاية حيث أن الرياح قد تؤثر على حركة العوامات. يتم قياس السرعة على النحو المذكور أدناه (راجع الشكل 15.3).
تمتد الحبال أو الأسلاك السلكية عبر القناة بزوايا قائمة على التدفق. يتم وضع علامة على الحبال لتقسيم عرض القناة في مسارات أو مسارات مختلفة للعوامات. يتم فصل الحبلين بمسافة معروفة. المسافة بين الحبال تسمى الوصول أو الجري.
هذه المسافة يجب أن تكون طويلة بما فيه الكفاية. بالنسبة للأنهار وقنوات الري الكبيرة يجب أن يكون أكثر من 50 مترا. تم العثور على 75 مترا عادة لتكون كافية. بالنسبة لقنوات الري المبطنة والقنوات الصغيرة غير المبطنة يجب أن يكون الحد الأدنى لطول التشغيل 15 متراً.
يمتد حبل ثالث ملحوظ عبر القناة عند المنبع بحوالي 15 إلى 20 متر. يتم إطلاق العوامات في هذه المرحلة. في الوقت الذي تطفو فيه العوامات ، تكتسب السرعة الموحدة. يتم اعتبار العوامات التي تتبع مساراتها الخاصة فقط.
قد تلاحظ العوامات من خلال المزواة لاحظ بدقة الوقت الذي تستغرقه العوامات لعبور السباق. وبما أن سرعة العوامات تتأثر بالرياح ، ينبغي اختيار يوم هادئ لأخذ الملاحظات. بواسطة § هذه الطريقة يتم الحصول على سرعة السطح وهي ليست السرعة المتوسطة للتدفق. وبالتالي ، يجب ضرب هذه القيمة بواسطة ثابت مناسب للوصول إلى متوسط سرعة التدفق.
ثانيا. السطوح الباطنية أو العوامة المزدوجة:
وهو يتألف من عوامة سطح خفيفة تعلق بسلك إلى كرة معدنية مجوفة أو أسطوانة أخرى تعوم تحت سطح الأرض (الشكل 15.4).
تطفو سطح الأرض أصغر قليلاً من الماء. يمكن زيادة أو تقليل العمق الذي يتم حصره تحت سطح الأرض من خلال تعديل طول السلك. يمكن أخذ سطح الطفو في هذا النوع بحجم أصغر بكثير لتقليل مقاومة الحركة عند السطح.
عندما يتم تعديل التعويم تحت سطح الأرض بدقة (حوالي 0.2 D فوق القاع) ، فإن السرعة التي يتم الحصول عليها عن طريق توقيت تعويم السطح تساوي تقريبًا متوسط السرعة. هذه الطريقة تفوق الطفو السطحي. ومع ذلك ، فإن عيب هذه الطريقة هو ، من المستحيل تحديد الموقع الدقيق لعوم تحت السطح.
ثالثا. التوأم العوامة:
وهو يتألف من كرتين معدنيتين مفرغتين متساويتين في الحجم يربطهما سلك. واحد منهم مرجح جدا بحيث يبقى عموديا تحت المستوى الذي يطفو على السطح. السرعة التي يتم الحصول عليها في هذه الطريقة هي متوسط السرعات على السطح وعلى عمق الطفو. إذا تم تعديل الطفو السفلي بطريقة تمسح القاع ، فستكون السرعة التي يتم الحصول عليها هي السرعة المتوسطة لهذا الجزء الرأسي.
د. قضيب السرعة أو قضيب تعويم:
يتكون قضيب السرعة أو عوامة القضيب من أنبوب معدني مجوف أو قضيب خشبي. قطر قضيب الطفو هو حوالي 3 إلى 5 سم. يتم وزن القضيب في القاع لإبقاء القضيب عائمًا عموديا مع قمته فوق سطح الماء مباشرة. يجب أن يكون طول القضيب كافيا لتغطية العمق بأكمله.
لتتناسب مع الأعماق المختلفة ، يتم تصنيع القضيب بأطوال قابلة للتعديل ، وهو مصنوع من تلسكوبي. بالنسبة للأنهار الكبيرة ، يمكن أن تصنع عوامات القضيب من جذوع خشبية يبلغ قطرها حوالي 30 سم. انها القاع للحفاظ على رأسيا. وبما أن الأعشاب الضارة تتداخل مع استخدام القضبان ، يجب أن يكون جزء القناة المختار كمرحلة خالية من الأعشاب الضارة. يوضح الشكل 15.5 عوامات الطرد.
إن السرعة التي ينتقل بها القضيب في القناة تساوي تقريباً متوسط السرعة فوق عمقها. إذا كان طول قضيب الطفو يساوي فقط عمق التدفق ، فيمكن أن تسحب النهاية السفلية للعوامة على السرير. ثم ستكون سرعة التدفق دقيقة. لتجنب هذه المشكلة ، فإن الطرف السفلي من القضيب يتم الاحتفاظ به بشكل عام فوق سطح القناة بقليل ، على سبيل المثال بـ D 1 متر. ثم يمكن حساب السرعة المتوسطة للقسم من
حيث V هي السرعة الملحوظة لقضيب تعويم.
D هو عمق التدفق في القناة.
D 1 هي تخليص بين الطرف السفلي للقضيب وسرير القناة.
قضيب الطفو مناسب للقنوات الكبيرة وهو أفضل من أي نوع آخر من الطفو. وتجدر الإشارة هنا إلى أن إجراء قياس السرعة بواسطة العوامات في جميع الحالات مماثل لطريقة موضحة في طريقة تعويم السطح.
