جریان رودخانه و هیدرولیک کانال
جریان رودخانه و هیدرولیک کانال چگونگی حرکت آب در کانالهای باز و ارتباط دبی آن با عمق، شیب و زبری را توصیف میکند و در عمل اندازهگیری میشود.
Definition
جریان رودخانه (Streamflow) به جریان آب در یک کانال باز گفته میشود، و هیدرولیک کانال (channel hydraulics) مجموعهای از نظریهها است که عمق، سرعت و دبی آن جریان را با هندسه کانال، شیب و زبری تحت یک سطح آب آزاد مرتبط میسازد.
Scope
این موضوع اصول جریان کانال باز، جریان یکنواخت و تدریجاً متغیر، معادلات مقاومت مربوط به سرعت با ویژگیهای کانال، و اندازهگیری جریان رودخانه از طریق اندازهگیری جریان و منحنیهای دبی-اشل را پوشش میدهد. این موضوع به خود جریان درون کانال میپردازد، در حالی که رسوب و شکل کانال در موضوعی جداگانه پوشش داده میشوند.
Core questions
- دبی چگونه با عمق، شیب و زبری کانال مرتبط است؟
- چه چیزی جریان یکنواخت، تدریجاً متغیر و سریعاً متغیر را از هم متمایز میکند؟
- جریان رودخانه در میدان چگونه اندازهگیری میشود؟
- چگونه یک منحنی دبی-اشل سطح آب را به دبی تبدیل میکند؟
Key concepts
- جریان کانال باز
- جریان یکنواخت و تدریجاً متغیر
- معادله مانینگ و زبری
- شعاع هیدرولیکی و مقطع عرضی
- اندازهگیری دبی
- منحنی دبی-اشل
Key theories
- معادلات مقاومت کانال باز
- قوانین مقاومت تجربی مانند معادله مانینگ، سرعت متوسط جریان را به شیب کانال، شعاع هیدرولیکی و ضریب زبری مرتبط میسازند و ابزار استانداردی برای محاسبه دبی در کانالهای باز فراهم میکنند.
- منحنی دبی-اشل
- از آنجا که اندازهگیری مستقیم جریان پیوسته غیرعملی است، دبی از طریق یک منحنی کالیبره شده با اندازهگیریهای دورهای جریانسنج، به سطح آب که به راحتی ثبت میشود، مرتبط میگردد که اساس اندازهگیری جریان رودخانه است.
Clinical relevance
هیدرولیک کانال زیربنای طراحی کانالها، کالورتها و سازههای انتقال سیلاب، عملکرد شبکههای اندازهگیری جریان رودخانه که دادهها را برای تقریباً تمام هیدرولوژی آبهای سطحی فراهم میکنند، و مسیریابی امواج سیلاب از طریق سیستمهای رودخانهای است.
History
هیدرولیک کانال باز از طریق فرمولهای مقاومت قرن ۱۸ و ۱۹ (شزی، مانینگ) توسعه یافت و در متن چاو در سال ۱۹۵۹ سنتز شد. اندازهگیری سیستماتیک جریان رودخانه با جریانسنجها و منحنیهای دبی-اشل، که توسط سازمانهایی مانند USGS کدگذاری شد، رکوردهای دبی پیوسته را به ستون فقرات هیدرولوژی تبدیل کرد.
Key figures
- Ven Te Chow
- Robert Manning
Related topics
Seminal works
- chow1959
- dingman2015
- rantz1982
Frequently asked questions
- دبی یک رودخانه چگونه به طور پیوسته اندازهگیری میشود؟
- دبی فقط به صورت دورهای و با اندازهگیری سرعت در عرض کانال به طور مستقیم اندازهگیری میشود؛ این اندازهگیریها یک منحنی دبی-اشل را کالیبره میکنند تا سطح آب ثبت شده به طور پیوسته بتواند بین اندازهگیریهای مستقیم به دبی تبدیل شود.
- معادله مانینگ برای چه کاری استفاده میشود؟
- این معادله سرعت متوسط و در نتیجه دبی جریان کانال باز را از شیب کانال، شعاع هیدرولیکی و ضریب زبری تخمین میزند و به طور گستردهای در طراحی کانال، نقشهبرداری سیلاب و محاسبه دبی استفاده میشود.