Датчик потока

Водомер гидрологами , водомер или водомерная станция — это место, используемое или учеными -экологами для мониторинга и тестирования наземных водоемов . гидрометрические измерения уровня воды высоты (« ступень ») и/или объемного расхода Обычно проводятся наблюдения за биотой и качеством воды (расхода), а также могут проводиться . Местоположение гидропостов часто указывается на топографических картах . Некоторые гидрометрические станции высокоавтоматизированы и могут включать в себя возможность телеметрии, передаваемой в центральный пункт регистрации данных .

Измерительное оборудование

Автоматизированное прямое измерение расхода ручья в настоящее время затруднено. Математически измерение расхода потока представляет собой оценку объемного расхода , который обычно представляет собой интеграл потока и, следовательно, требует множества измерений скорости в поперечном сечении. Вместо прямого измерения расхода воды в качестве косвенных переменных для получения значений расхода можно использовать одно или несколько суррогатных измерений. В большинстве случаев в качестве замены используется этапное измерение (высота водной поверхности). На ручьи с низким градиентом (или пологим уклоном) сильно влияют переменные условия русла ниже по течению. Для этих ручьев будет установлен второй водомер, и между датчиками будет рассчитываться уклон водной поверхности. Это значение будет использоваться вместе с измерениями ступени для более точного определения расхода речного стока. Повышение точности датчиков скорости также позволило использовать скорость воды в качестве надежного показателя расхода речного стока на участках со стабильной площадью поперечного сечения. Эти датчики постоянно устанавливаются в потоке и измеряют скорость в определенном месте потока.

В тех случаях, когда в качестве суррогата используются только измерения на этапе, рейтинговую кривую необходимо построить . Кривая рейтинга представляет собой функциональное соотношение между стадией и разрядом. Его определяют путем повторных дискретных измерений расхода речного потока с использованием велосиметра и некоторых средств измерения геометрии канала для определения площади поперечного сечения канала. Технические специалисты и гидрологи, ответственные за определение рейтинговой кривой, регулярно посещают объект, совершая специальные поездки для измерения экстремальных гидрологических явлений (наводнения и засухи) и производят измерения расхода воды , следуя четкому набору инструкций или стандартных рабочих процедур (СОП).

12 декабря 2001 г. Фотография службы США водомерной станции Геологической в Хьюи-Крик , Сухие долины Мак-Мердо , Антарктида .

После построения номинальной кривой ее можно использовать в сочетании с ступенчатыми измерениями для определения объемного расхода потока. Эта запись затем служит для оценки объема воды, проходящей через водомер, и полезна для многих задач, связанных с гидрологией.

В тех случаях, когда измерение скорости дополнительно используется в качестве заменителя, определение индексной скорости проводится . В этом анализе используется датчик скорости, часто магнитный или акустический, для измерения скорости потока в определенном месте поперечного сечения потока. Опять же, дискретные измерения расхода речного стока выполняются техником или гидрологом на различных этапах. Для каждого дискретного определения расхода речного стока средняя скорость поперечного сечения определяется путем деления расхода речного стока на площадь поперечного сечения. Номинальная кривая, аналогичная той, которая используется для определения уровня расхода воды, строится с использованием средней скорости и индексной скорости стационарно установленного счетчика. Строится дополнительная оценочная кривая, которая связывает ступень потока с площадью поперечного сечения. Используя эти два рейтинга, автоматически собранная ступень дает оценку площади поперечного сечения, а автоматически собранная индексная скорость дает оценку средней скорости поперечное сечение . Расход речного стока рассчитывается как произведение оценки площади поперечного сечения и оценки средней скорости речного стока.

Водомер B62, комбинированная плотина в Доддиберне, на реке Мзингване , Зимбабве.

Для повышения надежности использования уровня воды в качестве заменителя расхода (повышение точности рейтинговой таблицы) используются различные гидротехнические сооружения/первичные устройства, в том числе:

Плотины
- V-образный вырез ,
- широкогребень ,
- с острым гребнем и
- комбинированные водосливы
лотки
- лоток Паршалла

Другое оборудование, обычно используемое на постоянных водомерах, включает:

Канатные дороги - для подвешивания гидрографа и вертушки над рекой для измерения высокого расхода.
Успокоительный колодец - для обеспечения спокойного уровня воды, который можно измерить датчиком.

Указатели уровня воды:

Штатные (напорные) манометры – для визуального указания глубины воды.
Устройство измерения давления воды (барботер) - для измерения уровня воды по давлению (обычно выполняется непосредственно в потоке без успокоительного колодца).
ступени Энкодер — потенциометр с системой колеса и шкива, соединенный с поплавком в успокоительном колодце для электронного считывания уровня воды.
Простые ультразвуковые устройства – для измерения уровня воды в успокоительном колодце или непосредственно в канале.
Электромагнитные датчики

Измерения расхода воды в ручье или канале без установленного расходомера можно выполнить с помощью амперметра или акустического доплеровского профилометра тока . Одним из неформальных методов, который неприемлем для каких-либо официальных или научных целей, но может быть полезен, является метод плавания , при котором наблюдается плавучий объект, такой как кусок дерева или апельсиновая корка, плывущий по течению. ^{[ 1 ]}

Национальные сети водомеров

Великобритания

Первые регулярные измерения речного стока в Англии начались на Темзе и Ли в 1880-х годах. ^{[ 2 ]} и в Шотландии на реке Гарри в 1913 году. ^{[ 3 ]} Национальная сеть гидрометрических станций была создана в ее нынешнем виде к началу 1970-х годов и состоит примерно из 1500 станций измерения расхода, дополненных переменным количеством временных пунктов мониторинга. ^{[ 2 ]} Агентство по охране окружающей среды отвечает за сбор и анализ гидрометрических данных в Англии, Управление природных ресурсов Уэльса в Уэльсе, а ответственность за Шотландию и Северную Ирландию лежит на Шотландском агентстве по охране окружающей среды и Речном агентстве соответственно. ^{[ 4 ]}

Соединенные Штаты

Гидрограф 13 марта 2007 г. на реке Сноквалми наводнения

В Соединенных Штатах Геологическая служба США (USGS) является основным федеральным агентством, которому поручено вести учет природных ресурсов . В Геологической службе США за мониторинг водных ресурсов отвечает Отдел водных ресурсов.

Чтобы установить датчик потока, сотрудники Геологической службы США сначала выбирают участок на ручье, где геометрия относительно стабильна и есть подходящее место для проведения дискретных прямых измерений расхода реки с использованием специального оборудования. Часто это происходит на мосту или другом переправе через ручей. Затем технические специалисты устанавливают оборудование, которое измеряет уровень (высоту поверхности воды) или, реже, скорость потока. Установлено дополнительное оборудование для записи и передачи этих показаний (через геостационарный оперативный экологический спутник ) в офис Центра водных наук, где хранятся записи. Геологическая служба США имеет офисы Центра водных наук в каждом штате США. Текущие данные о стоке, полученные от водомеров Геологической службы США, можно просмотреть в виде карты по адресу: [2] .

Зимбабве

В Зимбабве за национальную сеть водомеров отвечает Национальное управление водных ресурсов Зимбабве . Это разветвленная сеть, охватывающая все основные реки и водосборы страны. Однако проверка существующих датчиков вызвала серьезную обеспокоенность по поводу надежности данных меньшинства станций, отчасти из-за продолжающихся проблем с финансированием. ^{[ 5 ]}

Бангладеш

Крупнейшую сеть водомеров в Бангладеш обслуживает Совет по развитию водных ресурсов Бангладеш (BWDB). В некоторых других местах Управление внутреннего водного транспорта Бангладеш имеет несколько датчиков для предоставления рекомендаций в навигационных целях. ^{[ нужна ссылка ]}

Чешская Республика

В Чешской Республике в некоторых местах измерения (профилях) определены три уровня, которые определяют три степени аварийно-спасательной активности. I степень — ситуация настороженности, II степень — ситуация готовности, III степень — ситуация опасности.

Канада

Канадские ручьи и реки контролируются Службой водных ресурсов Канады , отделением Министерства окружающей среды и изменения климата Канады . По состоянию на 2021 год он управляет или собирает данные с более чем 2800 датчиков по всей Канаде. ^{[ 6 ]} Эти данные используются правительствами провинций и территорий для прогнозирования наводнений и управления водными ресурсами.

Шри-Ланка

В Шри-Ланке мониторинг рек и рек контролируется Отделом гидрологии и борьбы со стихийными бедствиями, филиалом Департамента ирригации . Он управляет почти 40 гидрометрическими станциями по всему острову.

См. также

Гидрометрическая станция Эмбудо - историческое место в Эмбудо, штат Нью-Мексико.
Гидрометрическая станция Уиллоу-Бич
Стадия паводка
Гидрограф - график, показывающий скорость потока воды.
Гидрометрия – мониторинг компонентов гидрологического цикла.
Хетограф
Гидрологическая модель – Прогнозирование и управление водными ресурсами
Гидрологическая транспортная модель
Мареограф - устройство для измерения изменения уровня моря относительно базовой точки.
Столб воды - концептуальный столб воды от поверхности до дна водоема.
Уровень воды – высота свободной поверхности ручья, озера или водохранилища относительно заданной вертикальной точки отсчета.
Нилометр - конструкция для измерения прозрачности реки Нил и уровня воды.

Ссылки

^ Харрельсон, Шерил С; Роулинз, CL; Потионди, Джон П. (1994). «Справочные сайты потокового канала: иллюстрированное руководство по полевой технике. Генерал-технический представитель RM-24» (PDF) . Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лесная и полигонная экспериментальная станция Скалистых гор . Проверено 13 января 2011 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Сеть гидрометрических станций Великобритании» . Гидрометрия в Великобритании . Центр экологии и гидрологии . Проверено 29 марта 2011 г.
^ «Краткая история мониторинга уровня рек в Шотландии» . Шотландское агентство по охране окружающей среды . Проверено 29 марта 2011 г.
^ «Измерительные органы» . Гидрометрия в Великобритании . Центр экологии и гидрологии . Проверено 29 марта 2011 г.
^ Ньябезе, WR 2005. Калибровка распределенной модели для оценки стока для неизмеренных водосборов в Зимбабве. Физика и химия Земли , 30 , 625-633. [1]
^ Канада, Окружающая среда и изменение климата (9 января 2007 г.). «Водное обследование Канады» . www.canada.ca . Проверено 26 июня 2021 г.

Дальнейшее чтение

Всемирная Метеорологическая Организация (2010 г.) Руководство по измерению расхода воды.
- Том I - Полевые работы. [3]
- Том II - Расчет расхода. [4]

Внешние ссылки

Станция измерения стока реки Контукук , водные ресурсы Нью-Гэмпшира и Вермонта
«Данные Геологической службы США о поверхностных водах для страны»
Гидрометрический регистр Великобритании (pdf) Каталог речных водомерных станций, наблюдательных колодцев и скважин в Соединенном Королевстве вместе со сводными гидрометрическими и пространственными статистическими данными.
«Радиодатчик предупреждает о наводнении по мере подъема воды» , «Популярная механика» , июль 1935 г.

[1] Харрельсон, Шерил С; Роулинз, CL; Потионди, Джон П. (1994). «Справочные сайты потокового канала: иллюстрированное руководство по полевой технике. Генерал-технический представитель RM-24» (PDF) . Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лесная и полигонная экспериментальная станция Скалистых гор . Проверено 13 января 2011 г.

[ceh_network-2] Jump up to: ^а ^б «Сеть гидрометрических станций Великобритании» . Гидрометрия в Великобритании . Центр экологии и гидрологии . Проверено 29 марта 2011 г.

[3] «Краткая история мониторинга уровня рек в Шотландии» . Шотландское агентство по охране окружающей среды . Проверено 29 марта 2011 г.

[4] «Измерительные органы» . Гидрометрия в Великобритании . Центр экологии и гидрологии . Проверено 29 марта 2011 г.

[5] Ньябезе, WR 2005. Калибровка распределенной модели для оценки стока для неизмеренных водосборов в Зимбабве. Физика и химия Земли , 30 , 625-633. [1]

[6] Канада, Окружающая среда и изменение климата (9 января 2007 г.). «Водное обследование Канады» . www.canada.ca . Проверено 26 июня 2021 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

v т и Реки , ручьи и родники
Реки ( списки )	Аллювиальная река Плетеная река Река Блэкуотер Канал Шаблон канала Типы каналов Слияние Дистрибьютор Дренажный бассейн Подземная река Развилка реки Речная экосистема Исток реки приток
Потоки	Арройо Борн Гореть Меловой ручей Кули Текущий Русло ручья Потоковый канал поток потока Градиент потока Пул потоков Многолетний ручей Уинтерборн
Пружины ( список )	Эставель/Инверсак Гейзер Святой колодец Горячий источник список список в США Карстовый источник список Минеральный источник Бездна Ритмичная весна Весенний горизонт
Седиментационные процессы и эрозия	Истирание Анабранч ухудшение Броня Нагрузка на кровать Загрузка материала кровати Гранулированный поток Селевой поток Депонирование Растворенная нагрузка Вырубка Эрозия Направленная эрозия Никпойнт Палеоканал Проградация Ретроградация Сальтация Вторичный поток Транспортировка осадков Подвешенный груз Стиральная загрузка Водный зазор
Речные формы рельефа	принадлежность Аллювиальный веер Предшествующий дренажный поток отрыв Банк Бар Байю Биллабонг Каньон Китай Вырезать банк Устье реки Плавающий остров Речная терраса Джилл Ущелье Овраг Глен Меандр шрам Рот бар Озеро Старица Последовательность рифл-пула Полоса точек Овраг Рилл Речной остров Высеченный в скале бассейн Осадочный бассейн Осадочные структуры Страт Тальвег Долина реки Вади
Речной поток	Геликоидальный поток Международная шкала сложности рек Часовой журнал Меандр Небольшой бассейн Пороги Винтовка Мелководье Захват потока Водопад Уайтуотер
Поверхностный сток	Сельскохозяйственные сточные воды Первый слив Городской сток
Наводнения и ливневые воды	100-летнее наводнение Расширение трещины Внезапное наводнение Наводнение Городское наводнение Безводное наводнение Барьер от наводнений Борьба с наводнениями Прогнозирование наводнений Пойма Пойма Концепция импульса наводнения Затопленные луга и саванны Наводнение Модель управления ливневыми водами Период возврата
Загрязнение точечного источника	Сточные воды Промышленные сточные воды Сточные воды
Измерение реки и моделирование	Закон Бэра Базовый поток Модель Брэдшоу Сброс (гидрология) Плотность дренажа Уравнение Экснера Модель подземных вод Закон Хака Кривая тока колеса Гидрограф Гидрологическая модель Гидрологическая транспортная модель Инфильтрация (гидрология) Главный стебель Закон Плейфэра Коэффициент облегчения Концепция речного континуума Номер Роуз Номер кривой стока Модель стока (водохранилище) Датчик потока Универсальное уравнение потери почвы ВАФЛЕКС Смачиваемый периметр Объемный расход
Речное машиностроение	Акведук Балансирующее озеро Канал Проверьте плотину Плотина Отбросить структуру Дневное освещение Бассейн для задержания Контроль эрозии Рыбная лестница Восстановление поймы лоток Инфильтрационный бассейн С тобой Леви Морфология реки Резервуар для хранения облицовка Восстановление прибрежной зоны Восстановление потока Плотина
Речные виды спорта	Каньонинг Рыбалка нахлыстом Рафтинг Речной серфинг Ривербординг Пропуск камня Триатлон Гребля на каноэ по бурной воде Каякинг по бурной воде Слалом по бурной воде
Связанный	Водоносный горизонт Водная токсикология Водоем Гидравлическая цивилизация Лимнология Прибрежная зона Цивилизация речной долины Речной круиз Священные воды Поверхностные воды Дикая река
Реки по длине Реки по расходу воды Дренажные бассейны Реки Уайтуотер Внезапные наводнения Этимология названия реки Страны без рек