روش‌هـای اندازه گیری دبی جریان آب

روش‌هـای اندازه گیری دبی جریان آب:

الف)روش اندازه گیری دبی جریان آب به روش وزنی: در این روش مقدار اب جریان یافته که از یک منبع آب را در واحد زمان بر حسب واحد وزنی اندازه گیری میکنیم.
وسایل لـازم:
ظرف خالی، قپان یا ترازوی مناسب برای توزین و کرونومتر
شرح آزمایش:
ظرف خالی که وزن آن قبلـاً تعیین شده باشد را در زیر جریان آب قرار داده وحدت زمانی را که طول میکشد از آب پر شور شود(t) مشخص میکنیمـ، سپس ظرف توأمـ با آب را با ترازوی و یا قپان وزن کرده و با استفاده از فرمول زیر دبی را محاسبه میکنیم.
Q = دبی یا بده جریان بر حسب لیتر در ثانیه
P1 = وزن خالی ظرف kg
P2 = وزن ظرف + آب kg
T = زمان بر حسب ثانیه
Y = وزن مخصوص آب بر حسب kg/I

ب) روش حجمی:
در این روش مستقیماً حجمـ آب جریان یافته از منبع آب را بر حسب واحد حجمی در زمان معین اندازه گرفته و سپس دبی را در واحد زمان محاسبه میکنیمـ. روش حجمی دقیقتر از روش وزنی است.
وسایل لـازم:
کرنومتر، ظرف با حجمـ مشخص که متناسب با میزان دبی بوده و ممکن است از یک ظرف کوچک تا بشکه تغییر کند.
شرح آزمایش:
ابتدا حجمـ ظرف یا حوضچه را محاسبه کرده و سپس جریان منبع آب را وارد ظرف میکنیمـ و زمان لـازمـ برای پر شدن ظرف را با کرنومتر اندازه میگیریمـ، دبی جریان از فرمول زیر بدست میآید:
Q = دبی (لیتر در ثانیه)
v= حجمـ ظرف (لیتر)
T= زمان پر شده ظرف در ثانیه
Q = V / t
اندازه گیری دبی آب در کانالها با تعیین سرعت و سطح مقطع جریان آب:
با توجه به تعریف دبی، دبی آب را در کانالها میتوان از فرمول زیر بدست آورد.
Q = دبی (حجمـ در ثانیه )
V = سرعت آب (مسافت در ثانیه)
S = مساحت سطح مقطع آب در کانال (سانتی متر مربع یا متر مربع)
Q = V × S
واضح ست که برای تعیین Q باید سرعت متوسط آب در کانال و سطح مقطع جریان آب در کانال را تعیین کرد.
اندازه گیری سرعت آب در کانالها:
همان طور که میدانیمـ سرعت هر جسمـ متحرک عبارتست از مسافت طی شده توسط آن جسمـ در واحد زمان.
L = مسافت
t = زمان
V = l / t
الف) اندازه گیری سرعت آب در کانال با جسمـ شناور ساده:
وسایل لـازم:
جسمـ شناور، کرنومتر و متر
شرح آزمایش: برای تعیین سرعت آب در این روش، دو نقطه را در مسیر آب به طول 20 الی 30 متر که نسبتاً مستقیمـ و عاری از علف و گیاهان آبی باشد انتخاب میکنیمـ و جسمی را که حتی المقدور اثر باد در آن کمتر باشد در ابتدای مسیر انتخاب شده (نقطه A) انداخته و فاصله زمانی را که جسمـ شناور به انتهای مسیر (نقطه B) برسد را با کرنومتر اندازه میگیریمـ. اگر فاصله زمانی لـازم t و فاصله بین دو نقطه (A,B) برابر با l باشد، سرعت سطحی آب از فرمول رو به رو دست میآید.
متر (m) مسافت = L
V = l / t
باید توجه کرد که سرعت جریان آب در دو طرف نهر کمتر و در وسط بیشتر است. همچنین سرعت آب در اعمال مختلف نهر متفاوت است که بیشترین سرعت در سطح آب و کمترین آن در عمق نزدیک به کف کانال است. لذا برای محاسبه سرعت، سرعت متوسط را اندازه گیری میکنند.
(v_m=kv) مقدار k به عمق آب بستگی دارد و حدوداً 8/0 در نظر میگیرند.
ضریب = k
سرعت سطحی = V
سرعت متوسط = v_m
برای اندازه گیری سرعت متوسط آب در کانالها از میله شناور که انتهای آنها کمی سنگین است و در داخل آب به طور عمودی قرار میگیرند، استفاده میشود. در پاره‌ای موارد نیز به جسمـ شناور وزنه‌ای با نخ متصل میکنند که در این حالت هنگامی که جسمـ در اب انداخته شود اگر در عمق معادل 6/0 عمق آب از کف روخانه قرار گیرد سرعت حرکت آب در این وضعیت برابر با سرعت متوسط جریان آب (v_m) است.
D_m = d × bN
که در این فرمول a,b ضرایب مربوط به نوع سرعت سنج است و توسط کارخانه سازنده در دفترچه راهنمای دستگاه نوشته میشود. در جریان‌هـای کمـ سرعت سنج با دست در داخل آب کار گذاشته میشود، ولی در جریان‌هـای زیاد وزنه‌ای به سرعت سنج متصل و از بالـا توسط کابل سیمی آب قرار میگیرد. محور پروانه‌هـا در بعضی از مولنیدها، عمودی و در برخی افقی است. از متداولترین انواع مولینه‌هـایی که دارای محور عمودی بوده و محور پروانه عمود به جهت جریان آب قرار میگیرد مولینه پرایس است.
اندازه گیری سطح مقطع آب در کانال‌هـا:
برای محاسبه سطح مقطع جریان آب (s) اگر چنانچه مقطع نهر دست ساز و دارای شکل هندسی منظمـ ( ذوزنقه‌ای، مستطیل، نیمـ دایره، مثلثی) باشد از قواعد هندسی استفاده میشود.
در مواردی که سطح مقطع نهر شکل هندسی غیرمنظمـ داشته باشد در این صورت از طریق محاسبه عمق متوسط و حاصلضرب آن در عرض جریان آب، سطح مقطع جریان را بدست میآوریم.
اندازه گیری عمق متوسط آب در کانال‌هـای طبیعی با سطح مقطع غیرهندسی
وسایل لـازم:
خط کش
شرح آزمایش: مقطعی از یک آبگذر را که جریان نسبتاً ملـایمی داشته، انتخاب میکنیم.
خط کش را در کف نهر قرار داده به طوری که صفر خط کش در کف واقع شود سپس در فواصل مختلف عمق آب را اندازه گرفته و معدل را پیدا میکنیمـ. از ضرب عمق متوسط در عرض جریان، سطح مقطع جریان (s) بدست میآید.
S = سطح مقطع جریان
L = عرض مقطع جزر
d_m = عمق متوسط
S = d_m × L
انواع ساختمان‌هـای انتقال و توزیع آب
آبراهه‌هـای روباز: آبراهه‌هـای روباز از معمولترین روش‌هـای انتقال آب به شمار میآیند. این آبراهه‌هـا در شبکه آبیاری کانال و در شبکه زهکشی، زهکش نامیده میشوند. در آبراهه‌هـای روباز آب فقط در امتداد شیب زمین حرکت میکند و به همین دلیل کانال‌هـا معمولـاً در بالـاترین قسمت زمین ساخته میشوندتا آب بتواند از طریق کانال وارد مزرعه شود.
کانال پوشش نشده:
این کانال معمول ترین نوع کانال به شمار میایند که بر روی زمین حفر میشوند و خاک‌هـای حفاری شده به منظور تشکیل خاکریز کنار کانال مورد استفاده قرار میگیرد.
کانال پوشش شده:
کانال‌هـا را میتوان از مصالح مختلفی چون خاک رس کوبیده شده، بتن، آجر، آسفالت و ورقه‌هـای (pvc) پوشش داد. در این صورت از رشد علف‌هـای هرز، فرسایش خاک، نفوذ، دیواره و... جلوگیری کرده و بازده انتقال آب را افزایش داده ایم.
خطوط لوله:
گاهی در بعضی از سیستمـ‌هـای آبیاری به جای کانال‌هـای روباز و یا به جای قسمتی از آنها از لوله استفاده میشود، دلـایل این کار عبارتست از:
- کمـ کردن تلفات آب ناشی از نشت و تبخیر
- عدمـ رویش علف‌هـای هرز
- کنترل بهتر بر نحوه توزیع آب
- اشغال زمین کمتر در سیستمـ آبیاری
- جنبه‌هـای بهداشتی و کیفیت آب
تأسیسات کنترل آب:
دریچه تنظیمـ: دریچه‌ای است که در مسیر جریان آب قرار میگیرد و مقدار عبور آب از آن در حد دلخواه تنظیمـ میشود
مقسمـ‌هـا:
برای تقسیمـ آب کانال به دو یا چند بخش معین به طوری که هر کدامـ از قسمت‌هـا حجمـ معینی از جریان آب کانال شامل شوند، از ساختمان‌هـا به نامـ مقسمـ استفاده میشود.
فلومها:
برای عبور آب از روی گودالها و یا دره‌هـای تنگ و نیز به منظور هدایت آب برای آبیاری در امتداد دامنه تپه‌هـای شیبدار از فلومهای چوبی، فلزی، و یا ترکیبی از چوب و فلز استفاده میشود. 
شیب شکن:
جایی که شیب زمین زیاد است و بر اثر سرعت بیش از حد آب، امکان فرسایش کف و دیواره‌هـای کانال وجود دارد از شیب شکن استفاده میشود.
سیفون معکوس:
از سیفون‌هـای معکوس به منظور انتقال آب، از زیر جاده، رودخانه، نهر زه کش و.. استفاده میشود.
تعریف پمپ:
پمپ دستگاهی است که میتواند انرژی مکانیکی را از یک منبع انرژی دریافت و به مایعی که در داخل آن جریان دارد، منتقل کند.
پمپ‌هـای سانتریفوژ:
الف) پمپ یک طبقه:
این پمپ دارای یک پروانه (پره) در روی محور است. اکثریت پمپ‌هـای یک طبقه با پوسته حلزونی و افقی هستند ولی به صورت عمودی نیز میتوانند باشند.
ب) پمپ‌هـای چند طبقه:
در یک پمپ چند طبقه دو یا چند پروانه به طور متوالی روی یک محور قرار میگیرند. آب از طبقه اول در پوسته همان طبقه جمع شده و به محور پروانه طبقه دومـ تخلیه میشود و از دومـ به سومـ به همین ترتیب ادامه مییابد.
پمپ‌هـای چاه عمیق (پمپ توربینی ):
این پمپ عموماً از نوع توربینی قائمـ و چند طبقه هستند. موتور محرک این پمپ‌هـا ممکن است الکتروموتور، موتور دیزلی، بنزینی و یا توربین بخار باشد.
پمپ شناور:
در این طرح پمپ چند طبقه توربینی قائمـ مستقیماً روی یک موتور الکتریکی به قطر کمـ سوار شده و همراه پمپ در زیر آب قرار میگیرد. وزن موتور و پمپ از طریق رانش به فونداسیون دهنده چاه منتقل میشود و گاهی به منظور اطمینان بیشتر به وسیله سیمـ بکسل مهار میشود. به موازات لوله رانش یک لوله روغن روانکار و یک کابل انتقال برق تا موتور امتداد پیدا میکند.
ظرفیت پمپ:
عبارتست از حاصل ضرب سطح مقطع لوله رانش در سرعت فرضی جریان آب در این مقطع که معمولـاً در حدود 3 متر در ثانیه در نظر گرفته میشود.
A = دبی یا ظرفیت بر حسب متر مکعب بر ثانیه
D = قطرلوله رانش (متر)
V= سرعت جریان آب (m/s)
ارتفاع پمپ: از سه طریق صورت میگیرد:
ارتفاع مکش:
عبارتست از طول قائمـ بین خط محور پمپ و سطح آب
طرز محاسبه ارتفاع مکش:
برای محاسبه ارتفاع مکش باید همانطور که کارخانه سازنده پمپها توصیه میکنند، عمل کرد. 70 درصد آن در محاسبات در نظر گرفته میشود و از فاکتورهای زیر محاسبه میشود.
1 – ارتفاع عمودی مکش که از مرکز پمپ تا سطح آب مورد پمپاژ اندازه گیری میشود.
2 – افت فشار در لوله‌هـای مکش
3 – افت فشار در صافی، زانو، سایر اتصالـات بکار رفته در قسمت مکش
4 – سرعت مکش
v² /2g
ارتفاع رانش:
عبارتست از طول قائمـ بین خط محور پمپ و سطح آب در مخزن
طرز محاسبه ارتفاع رانش:
منظور فشاری است که پمپ باید تولید کند و از فاکتورهای ذیل محاسبه میشود.
1 – ارتفاع عمودی که از مرکز پمپ تا محل تخلیه آب از لوله اندازه گیری میشود.
2 – افت فشار در لوله‌هـای دهنده
3 – افت فشار در لوله، زانو و سایر وسایل بکار رفته
4 –

سرعت فشار

ارتفاع مانومتریک:
حاصل جمع ارتفاع مکش، ارتفاع رانش و تأمین افت فشار در داخل لوله‌هـا و پمپ و زانوها را ارتفاع مانومتریک مینامند.

قدرت پمپ: عبارتست از کاری که پمپ باید انجامـ دهد که تا مقدار معینی آب را تا ارتفاع مورد نظر بالـاببرد و معمولـاً کار انجامـ شده را در واحد زمان در نظرمی گیرند.
Q = دبی بر حسب لیتر بر ثانیه
e= راندمان پمپ
H = ارتفاع مانومتریک برحسب متر
P = قدرت پمپ بر حسب اسب بخار

P=Q*H/75*e

خیلی ازتون ممنونم