Вейр

Для других видов использования см. Вейр (устранение неоднозначности) .

Вейр на реке Хамбер возле парка Рэймор в Торонто, Онтарио, Канада

Перевои на реке Ясс , Новый Южный Уэльс, Австралия, прямо вверх по течению от общей реки пешеходов-бициклера

Вейр на Tikkurilankoski Rapids в Вантаа , Финляндия

Время зашивки о новом наклонном полевеле, установленном на уровнях Caldicot и wdloog

Плотина Weir / W ɪər / или низкоголовка -это барьер по ширине реки, которая изменяет характеристики потока воды и обычно приводит к изменению высоты уровня реки. Веса также используются для контроля потока воды для выходов из озер, прудов и резервуаров. Есть много конструкций водорослей, но обычно вода свободно течет по верхней части гребня Вейра, прежде чем каскад вниз до более низкого уровня. Нет единого определения относительно того, что представляет собой водослив.

Вейр также может ссылаться на скиммер, найденный в большинстве подземных бассейнов, которые управляют потоком воды, втянутой в систему фильтрации.

Этимология

Слово, вероятно, происходило из среднего английского языка , старого английского Wer , производным корня глагола , что означает «защищать, плотину». Немецкий родственник - это wehr , что означает то же самое, что и английский, Вейр.

Функция

Широкий хохлатый водослив на мельнице Thorp Grist в Торп, Вашингтон , США.

Обычно, водосливы используются для предотвращения наводнения , измерения сброса воды и помогать рекам сделать реки более судоходными на лодке. В некоторых местах термины плотины и водослив являются синонимичными, но обычно между структурами проводится четкое различие. Обычно плотина предназначена специально для того, чтобы ослабить воду за стеной, в то время как водослив предназначена для изменения характеристик реки.

Распространенным различием между плотинами и водосливами является то, что вода течет сверху (гребень) водоросля или под ним, по крайней мере, для некоторой длины. Соответственно, гребень переполнения на большой плотине может быть назван вейр. Рабочие могут различаться по размеру как по горизонтали, так и по вертикали, причем наименьшее составляет всего несколько сантиметров высоты, в то время как самый большой может быть в высоте много метров и сотни метров в длину. Некоторые общие цели не изложены ниже.

Измерение потока

Весы позволяют гидрологам и инженерам простым методом измерения объемной скорости потока в потоках/реках/реках в малых и среднем размере или в промышленных разрядах. Поскольку геометрия верхней части водослива известна, и вся вода течет по водорослу, глубина воды за водосливом может быть преобразована в скорость потока. Тем не менее, это может быть достигнуто только в местах, где вся вода течет по верхней части гребня Вейр (в отличие от боков или через проводники или продушки) и в местах, где вода, которая течет над гребнем, увлекается от структуры Полем Если эти условия не выполнены, это может сделать измерение потока сложным, неточным или даже невозможным.

Расчет разряда может быть обобщен как

Q = C L H ^не

где

Q - это объемная скорость потока жидкости ( разряд ),

C является коэффициентом потока для структуры (в среднем показатель 3,33),

L - ширина гребня ,

H - высота головы воды над гребнем,

n варьируется в зависимости от структуры (например, 3 ~ 2 для горизонтальной водоросля, 5 ~ 2 для V-Notch Weir).

Тем не менее, этот расчет является общим отношением, и конкретные расчеты доступны для многих различных типов водорослей. Поток измерения потока должен быть в хорошем состоянии, если они должны оставаться точными.

Поток через V-Notch Weir

Поток по v-notche Weir (в футах ³ /s) определяется уравнением вида wismvater - Shen:

$Q={\frac {8}{15}}{\sqrt {2g}}\,C_{e}\tan {\frac {\theta }{2}}(h+k)^{\frac {5}{2}},$

где

Q - это объемная скорость потока жидкости в футах ³ /s,

G - ускорение из -за гравитации в футах/с ² м

C _E - коэффициент коррекции потока, приведенный в Shen 1981 , p. B29, рис. 12,

θ -угол V-Notch Weir,

H -высота жидкости над дном V-Notch,

K - коэффициент коррекции головы, данный в Shen 1981 , с. B20, рис. 4.

Контроль инвазивных видов

Поскольку водосливы являются физическим барьером, они могут препятствовать продольному движению рыбы и других животных вверх и вниз по реке. Это может оказать негативное влияние на виды рыб, которые мигрируют как часть их цикла размножения (например, лососевые ), но также может быть полезен в качестве метода предотвращения инвазивных видов, движущихся вверх по течению. Например, водосливы в регионе Великих озер помогли предотвратить колонизацию инвазивного морского миноги дальше.

Водяные мельницы

Мельничные пруды создаются водорослем, которая заставляет воду, которая затем течет по структуре. Энергия, создаваемая изменением высоты воды, может затем использоваться для питания водяных густого колеса и питания, шлифовальных колес и другого оборудования.

Контроль наводнения и изменение условий реки

См. Также: Шлюд

Столкновение на базе ворот в Bray Lock на реке Темза , обращенная вниз по течению. На заднем плане - меньшая вторичная «избыток». Также видны две небольшие лодки против переизбытка, который был промыт против него во время особенно высокого разряда в результате расплавленной воды и последующего количества осадков после зимней холодной волны 2018 года.

Веса обычно используются для контроля скоростей потока рек в периоды высокого разряда. Ворота шлюза (или в некоторых случаях высота гребня Вейр) могут быть изменены для увеличения или уменьшения объема воды, текущей вниз по течению. Поломки для этой цели обычно встречаются перед городами и деревнями и могут быть автоматизированы или управляются вручную. Замедляя скорость, с которой вода движется вниз по течению даже немного, непропорциональный эффект может оказать на вероятность затопления. На более крупных реках водослив также может изменить характеристики потока водного пути до такой степени, что сосуды способны ориентироваться в области, ранее недоступных из -за крайних токов или вихрей . Многие более крупные водосливы будут иметь строительные функции, которые позволят лодкам и пользователям реки «стрелять в водослив» и перемещаться, проходя или вниз по потоку, не выходя из реки. Веса, построенные для этой цели, особенно распространены на реке Темза реки , и большинство из них расположены недалеко от каждого из 45 шлюзов .

Проблемы

Во время периодов потока высокой реки эта волшебство порфирического камня на ручье в Альпах было бы значительно больше воды, протекающей по нему.

Экология

Поскольку водослив забивает воду за ним и изменяет режим потока реки, это может повлиять на местную экологию . Как правило, уменьшенная скорость реки вверх по течению может привести к увеличению илитации (осаждение мелких частиц ила и глины на дне реки), что уменьшает содержание водного кислорода и мельсионные места обитания и нереста рыбы . Содержание кислорода обычно возвращается к норме после того, как вода проходит через гребень Вейр (хотя он может быть гиперксигенированным), хотя повышенная скорость реки может исчезнуть русле реки, вызывая эрозию и потерю среды обитания.

Миграция рыбы

Веса могут оказывать значительное влияние на миграцию рыбы . Любой водослив, который превышает либо максимальную высоту, которую виды могут прыгать, либо создавать условия потока, которые нельзя обойти (например, из -за чрезмерной скорости воды), эффективно ограничивает максимальную точку вверх по течению, которую рыба может мигрировать. В некоторых случаях это может означать, что огромная длина размножающейся среды обитания теряется, и со временем это может оказать значительное влияние на популяции рыб.

Во многих странах в настоящее время является юридическим требованием для строительства рыбных лестниц в проектирование водоросля, которая гарантирует, что рыба может обойти барьеры и получить доступ к среде обитания вверх по течению. В отличие от плотин, водосливы обычно не предотвращают миграцию рыбы вниз по течению (когда вода течет сверху и позволяет рыбе обходить структуру в этой воде), хотя они могут создавать условия потока, которые повреждают молодежную рыбу. Недавние исследования показывают, что навигационные замки также имеют потенциал для обеспечения увеличения доступа для ряда биоты , включая плохих пловцов.

Безопасность

Спасательные лодки, предназначенные для спасения и восстановления от плотин с низкой головкой.

Несмотря на то, что вода вокруг водопроводов часто может казаться относительно спокойной, они могут быть чрезвычайно опасными местами для лодки, плавания или вайда, поскольку схемы циркуляции на стороне ниже по течению - типично называемый гидравлический прыжок - может погрузиться в человека на неопределенный срок. Это явление так хорошо известно каноистам, каякерам и другим, которые проводят время на реках, что у них даже есть печальное название для водослив: «Утопающие машины». Огайо DNR рекомендует, чтобы жертва «сжала подбородок вниз, поднять колени к груди с руками, обернутыми вокруг них. Надеюсь, условия будут таковы, что ток будет толкать жертву вдоль русла реки, пока не выплеснет за пределы Линия кипения и выпущенная гидравликой ». Полиция штата Пенсильвания также рекомендует жертвам: «Скручиваться, погрузиться в дно, плавать или ползать вниз по течению». Поскольку гидравлический прыжок уклоняется от воздуха, плавучесть воды между плотиной и линией кипения будет уменьшена на 30%, и если жертва не может плавать, побег у основания плотины может быть единственным вариантом для выживания Полем

Общие типы

Существует много различных типов водослива, и они могут варьироваться от простой каменной структуры, которая едва заметна, до утонченных и очень больших структур, которые требуют обширного управления и технического обслуживания.

• 
  Механизм моста и волны в Штурминстере Ньютон на реке Стур , Дорсет , Великобритания
• 
  Два водослива на реке Wear в Дареме - это сложное водослив , Великобритания : Нижняя водослива
• 
  Вейр в Хэмблдене Лок на реке Темза в Хэмблдене , Бакингемшир . Уэйр широкого секретаря, публика имеет право пересечь реку, используя дорожку.
• 
  Вручение вручную плотину вручную , возле Ревина на реке Мейс , Франция
• 
  Вейр широкого секретаря в Варкворте , Новая Зеландия
• 
  Сложная серия Weirs в широком уголке и V-Notch в Dobbs Weir в Хартфордшире , Великобритания

Широко-хранение

Весовладец с широким гребнем-это структура с плоской хренью, где вода проходит над гребнем, который покрывает много или всю ширину канала. Это один из наиболее распространенных типов Weir, найденных во всем мире.

Сложный

Составной водослив - это любая водослива, которая включает в себя несколько различных конструкций в одну структуру. Они обычно встречаются в местах, где у реки есть несколько пользователей, которым может потребоваться обойти структуру. Общим дизайном будет тот, где водоросль широко хранения на протяжении большей части своей длины, но у него есть раздел, где водослив останавливается или является «открытым», чтобы небольшие лодки и рыба могли пересекать структуру.

V-Notch

Заемная водослива-это любая водослив, где физический барьер значительно выше, чем уровень воды, за исключением определенной выемки (часто V-образной), разрезанной на панель. В моменты нормального потока вся вода должна проходить через выемку, упрощая расчеты объема потока, а по моментам наводнения уровень воды может подняться и погрузиться в водослив без каких -либо изменений в структуру.

Полиномиал

Полиномиальный водослив - это водослив, которая имеет геометрию, определяемую полиномиальным уравнением любого порядка n . На практике большинство водорослей-это полиномиальные водосливы низкого порядка. Стандартный прямоугольный водослив, например, полиномиальный водослив порядка нуля. Треугольные (V-Notch) и трапеции -это приказ. Полиномиальные водосливы высокого порядка обеспечивают более широкий спектр отношений с головой и, следовательно, лучше контролировать поток в розетках озер, прудов и водохранилищ.

Смотрите также

• Crump Weir
• Капля структура
• Рыбалка
• Плотина с фиксированным гребнем
• Флюм
• Международный контроль плотина

Ссылки

Работы цитируются

• Акерс, Питер (1978). Весы и Клипы для измерения потока . ISBN  978-0471996378 .
• Baddour, Raouf E. (2008). «Уравнение головного разряда для полиномиального водослива с резким хрупком». Журнал ирригационного и дренажного проектирования . 134 (2): 260–262. doi : 10.1061/(ASCE) 0733-9437 (2008) 134: 2 (260) . ISSN   0733-9437 .
• Clemmens, Albert (2010). Измерение воды с помощью кулисов и водослива . ISBN  978-1887201544 .
• Шен, Джон (1981). Характеристики разряда треугольных тонкопласных водорослей (PDF) . Вашингтон: правительственная типография Соединенных Штатов.
• Сильва, Серхио; Лоури, Маран; Макая-солис, Консуэло; Байетт, Барри; Лукас, Мартин С. (2017). «Можно ли использовать навигационные блокировки, чтобы помочь миграционным рыбам с плохими проходами для плавания приливными заградами? Тест с миноги» . Экологическая инженерия . 102 : 291–302. doi : 10.1016/j.ecoleng.2017.02.027 . ISSN   0925-8574 .
• Tummers, Jeroen S.; Зима, Эмили; Сильва, Серхио; О'Брайен, Пэт; Джанг, Мин-хо; Лукас, Мартин С. (2016). «Оценка эффективности супер-активного перехода на ларинье для европейской реки миглеи флювиатилис до и после модификации с помощью настенных фишинных плиток» . Экологическая инженерия . 91 : 183–194. doi : 10.1016/j.ecoleng.2016.02.046 . ISSN   0925-8574 .

Дальнейшее чтение

• Чансон, Х. (2004). Гидравлика потока открытого канала: введение (2 -е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хейнеманн. ISBN  978-0-7506-5978-9 .
• Chanson, Hubert (2007). «Гидравлические характеристики минимальных водопропускных труб в Австралии» (PDF) . Журнал исполнения построенных объектов . 21 (4): 264–272. doi : 10.1061/(ASCE) 0887-3828 (2007) 21: 4 (264) . ISSN   0887-3828 .
• Гонсалес, Карлос А.; Chanson, Hubert (2007). «Экспериментальные измерения скорости и распределения давления на большой широкоизрительном водосливом» (PDF) . Измерение потока и приборы . 18 (3–4): 107–113. doi : 10.1016/j.flowmeasinst.2007.05.005 . ISSN   0955-5986 .
• Хендерсон, Ф.М. (1996), Открытый канал Flow , Нью -Йорк: Macmillan Company
• McKay, GR (1971). «Проектирование минимальных энергетических водопропускных труб». Исследовательский отчет, Департамент гражданского англ., Univ. Квинсленд, Брисбен, Австралия, 29 страниц и 7 тарелок.
• Штурм, Терри В. (2010). Гидравлика открытого канала . МакГроу-Хилл. ISBN  978-0-07-126793-9 .

Внешние ссылки

• Гидравлика минимальной потери энергии (MEL) водопропускных труб и водных путей Bridge (нажмите «Продолжить» на UQ-ITS Advisory WebApge)