مقياس التدفق

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة
محطة قياس برانت بروتون على نهر برانت في لينكولنشاير، إنجلترا.

محطة قياس التدفق هي موقع يستخدمه علماء الهيدرولوجيا أو علماء البيئة لرصد واختبار المسطحات المائية الأرضية . تُجرى عادةً قياسات هيدرومترية لارتفاع مستوى سطح الماء ( المرحلة ) و/أو التدفق الحجمي ( التدفق ) ، وقد تُجرى أيضًا ملاحظات على الكائنات الحية وجودة المياه . غالبًا ما تُحدد مواقع محطات القياس على الخرائط الطبوغرافية . بعض محطات القياس مؤتمتة للغاية وقد تتضمن إمكانية نقل البيانات عن بُعد إلى مركز تسجيل بيانات مركزي .

معدات القياس

محطة قياس تدفق المياه، كارنيشن، واشنطن

يُعدّ القياس الآلي المباشر لتصريف الجداول المائية صعبًا في الوقت الراهن. رياضيًا، يُقاس تصريف الجداول المائية بتقدير معدل التدفق الحجمي ، وهو في الغالب تكامل تدفق ، وبالتالي يتطلب قياسات سرعة متعددة في المقطع العرضي. بدلًا من القياس المباشر لتصريف الجداول المائية، يمكن استخدام قياس واحد أو أكثر كبديل لحساب قيم التصريف. في معظم الحالات، يُستخدم قياس منسوب المياه (ارتفاع سطح الماء) كبديل. تتأثر الجداول المائية ذات الانحدار المنخفض (أو الضحل) بشدة بتغيرات ظروف القناة في المصب. بالنسبة لهذه الجداول، يُركّب مقياس تدفق ثانٍ، ويُحسب ميل سطح الماء بين المقياسين. تُستخدم هذه القيمة مع قياس منسوب المياه لتحديد تصريف الجداول المائية بدقة أكبر. كما سمحت التحسينات في دقة مستشعرات السرعة باستخدام سرعة الماء كبديل موثوق لتصريف الجداول المائية في المواقع ذات مساحة المقطع العرضي الثابتة. يتم تثبيت هذه المستشعرات بشكل دائم في مجرى النهر وتقيس السرعة في موقع معين في المجرى.

في الحالات التي يُستخدم فيها قياس مستوى المياه فقط كبديل، يجب إنشاء منحنى تصريف . منحنى التصريف هو العلاقة الوظيفية بين مستوى المياه والتصريف. ويتم تحديده بإجراء قياسات منفصلة متكررة لتصريف المياه باستخدام مقياس سرعة المياه ووسيلة لقياس هندسة القناة لتحديد مساحة مقطعها العرضي. يقوم الفنيون وعلماء الهيدرولوجيا المسؤولون عن تحديد منحنى التصريف بزيارة الموقع بشكل دوري، مع رحلات خاصة لقياس الظواهر الهيدرولوجية المتطرفة (الفيضانات والجفاف)، ويجرون قياسًا للتصريف باتباع مجموعة محددة من التعليمات أو إجراءات التشغيل القياسية.

صورة التقطت في 12 ديسمبر 2001 لمحطة قياس تدفق المياه التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية في هيوي كريك ، وادي ماكموردو الجاف ، القارة القطبية الجنوبية .

بمجرد تحديد منحنى التصريف، يمكن استخدامه بالتزامن مع قياسات مستوى المياه لتحديد معدل التدفق الحجمي للنهر. ويُستخدم هذا السجل لتقييم حجم المياه التي تمر عبر مقياس التدفق، وهو مفيد للعديد من المهام المتعلقة بالهيدرولوجيا.

في الحالات التي يُستخدم فيها قياس السرعة كبديل، يتم تحديد سرعة مؤشرية . يعتمد هذا التحليل على مستشعر سرعة، غالبًا ما يكون مغناطيسيًا أو صوتيًا، لقياس سرعة التدفق عند موقع محدد في المقطع العرضي للمجرى. وكما في السابق، يقوم الفني أو أخصائي الهيدرولوجيا بإجراء قياسات منفصلة لتصريف المجرى عند مستويات مختلفة. لكل قياس منفصل لتصريف المجرى، يتم تحديد متوسط ​​سرعة المقطع العرضي بقسمة تصريف المجرى على مساحة المقطع العرضي. يتم إنشاء منحنى تصنيف، مشابه للمنحنى المستخدم لتحديد العلاقة بين مستوى المجرى والتصريف، باستخدام متوسط ​​السرعة والسرعة المؤشرية من العداد المثبت بشكل دائم. كما يتم إنشاء منحنى تصنيف إضافي يربط مستوى المجرى بمساحة المقطع العرضي. باستخدام هذين التصنيفين، يُنتج مستوى المجرى الذي يتم جمعه تلقائيًا تقديرًا لمساحة المقطع العرضي، وتُنتج السرعة المؤشرية التي يتم جمعها تلقائيًا تقديرًا لمتوسط ​​سرعة المقطع العرضي . يتم حساب تصريف التدفق النهري كحاصل ضرب تقدير مساحة المقطع العرضي وتقدير متوسط ​​سرعة التدفق النهري.

مقياس التدفق B62، وهو سد مشترك في دوديبورن، على نهر مزينغواني ، زيمبابوي

تُستخدم مجموعة متنوعة من الهياكل الهيدروليكية / الأجهزة الأساسية لتحسين موثوقية استخدام مستوى الماء كبديل للتدفق (تحسين دقة جدول التصنيف)، بما في ذلك:

تشمل المعدات الأخرى المستخدمة عادةً في مقاييس التدفق الدائمة ما يلي:

  • التلفريكات - لتعليق جهاز قياس التدفقات المائية وجهاز قياس التيار فوق النهر لإجراء قياسات التدفق العالي
  • بئر تهدئة - لتوفير مستوى مياه هادئ يمكن قياسه بواسطة مستشعر

مقاييس مستوى الماء:

  • مقاييس مستوى الماء (الرأسية) - للحصول على مؤشر مرئي لعمق الماء
  • جهاز قياس ضغط الماء (الفقاعة) - لقياس مستوى الماء عن طريق الضغط (يتم ذلك عادةً مباشرة في مجرى الماء دون بئر تهدئة)
  • مشفر المرحلة - مقياس جهد مزود بنظام عجلة وبكرة متصل بعوامة في بئر تهدئة لتوفير قراءة إلكترونية لمستوى الماء
  • أجهزة الموجات فوق الصوتية البسيطة - لقياس مستوى الماء في بئر تهدئة أو مباشرة في قناة.
  • المقاييس الكهرومغناطيسية

يمكن قياس تدفق مجرى مائي أو قناة بدون مقياس تدفق مُثبت باستخدام مقياس التيار أو جهاز قياس سرعة التيار بتقنية دوبلر الصوتية . ومن الطرق غير الرسمية، والتي لا تُقبل لأي غرض رسمي أو علمي، ولكنها قد تكون مفيدة، طريقة الطفو ، حيث يُراقَب جسم طافٍ، مثل قطعة خشب أو قشر برتقال، وهو يطفو مع التيار. [ 1 ]

شبكات قياس التدفق الوطنية

لوحة تذكارية بمناسبة إنشاء محطة قياس نهر دوف ، مخصصة لإيزاك والتون ، مؤلف كتاب "الصياد الكامل" .

المملكة المتحدة

إنجلترا

بدأت أولى القياسات الروتينية لتدفق الأنهار في إنجلترا على نهري التايمز وليا في ثمانينيات القرن التاسع عشر، [ 2 ] وتتولى وكالة البيئة مسؤولية جمع وتحليل البيانات الهيدرومترية في إنجلترا. وقد أُنشئت شبكة محطات القياس الوطنية بشكلها الحالي بحلول أوائل سبعينيات القرن العشرين ، وتتألف من حوالي 1500 محطة لقياس التدفق، بالإضافة إلى عدد متغير من مواقع الرصد المؤقتة. [ 2 ] [ 3 ]

اسكتلندا

أُجريت أولى القياسات الروتينية لتدفق الأنهار في اسكتلندا على نهر غاري عام 1913. [ 4 ] وتتولى وكالة حماية البيئة الاسكتلندية مسؤولية جمع وتحليل البيانات الهيدرومترية في اسكتلندا . [ 3 ]

ويلز

تتولى هيئة الموارد الطبيعية في ويلز مسؤولية جمع وتحليل البيانات الهيدرومترية في ويلز . [ 3 ]

أيرلندا الشمالية

تتولى وكالة الأنهار مسؤولية جمع وتحليل البيانات الهيدرومترية في أيرلندا الشمالية . [ 3 ]

الولايات المتحدة

رسم بياني لتدفق المياه فيضان نهر سنوكوالمي في 13 مارس 2007

في الولايات المتحدة، تُعدّ هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) الوكالة الفيدرالية الرئيسية المسؤولة عن حفظ سجلات بيانات تدفق الأنهار. وضمن هذه الهيئة، تتولى شعبة موارد المياه مسؤولية رصد موارد المياه.

لإنشاء مقياس تدفق، يختار موظفو هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) أولاً موقعًا على مجرى مائي يتميز بثبات هندسي نسبي، وموقع مناسب لإجراء قياسات مباشرة ومنفصلة لتدفق المياه باستخدام معدات متخصصة. غالبًا ما يكون هذا الموقع عند جسر أو معبر آخر للمجرى. بعد ذلك، يقوم الفنيون بتركيب معدات لقياس مستوى المياه ( ارتفاع سطح الماء)، أو في حالات نادرة، سرعة التدفق. كما تُركّب معدات إضافية لتسجيل هذه القراءات وإرسالها (عبر القمر الصناعي البيئي التشغيلي الثابت بالنسبة للأرض ) إلى مكتب مركز علوم المياه حيث تُحفظ السجلات. لدى هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية مكتب لمركز علوم المياه في كل ولاية من الولايات المتحدة. يمكن الاطلاع على بيانات تدفق المياه الحالية من مقاييس التدفق التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية على شكل خريطة على الرابط التالي:.

زيمبابوي

في زيمبابوي ، تقع مسؤولية شبكة قياس تدفق المياه الوطنية على عاتق هيئة المياه الوطنية في زيمبابوي . وهي شبكة واسعة تغطي جميع الأنهار الرئيسية وأحواض التصريف في البلاد. ومع ذلك، أثارت مراجعة أجهزة القياس الحالية مخاوف جدية بشأن موثوقية بيانات عدد قليل من المحطات، ويعود ذلك جزئيًا إلى مشاكل التمويل المستمرة. [ 5 ]

بنغلاديش

تتولى هيئة تنمية المياه في بنغلاديش (BWDB) صيانة أكبر شبكة لقياس تدفق المياه في البلاد. وفي مواقع أخرى، تتولى هيئة النقل المائي الداخلي في بنغلاديش صيانة عدد من أجهزة القياس لتقديم إرشادات لأغراض الملاحة.

مستويات الطوارئ الأول والثاني والثالث في نهر تيتشا أورليس في تشوسين ، جمهورية التشيك

الجمهورية التشيكية

في جمهورية التشيك، تُحدد في بعض مواقع القياس (المقاطع) ثلاثة مستويات تُشير إلى ثلاث درجات من نشاط الطوارئ المتعلقة بالفيضانات. الدرجة الأولى هي حالة تأهب، والدرجة الثانية هي حالة استعداد، والدرجة الثالثة هي حالة خطر.

كندا

منحنى التصنيف المُعدَّل مؤقتًا للمحطة 05CK004، نهر ريد دير بالقرب من بيندلوس، ألبرتا، كندا، والتي تُشغِّلها هيئة المسح المائي الكندية.

تتولى هيئة المسح المائي الكندية ، التابعة لوزارة البيئة وتغير المناخ الكندية، مراقبة الجداول والأنهار الكندية . واعتبارًا من عام 2021، تدير الهيئة أو تجمع البيانات من أكثر من 2800 محطة قياس في جميع أنحاء كندا. [ 6 ] وتستخدم حكومات المقاطعات والأقاليم هذه البيانات في التنبؤ بالفيضانات وإدارة المياه.

سريلانكا

في سريلانكا، تتولى إدارة الهيدرولوجيا وإدارة الكوارث، وهي فرع من إدارة الري، مراقبة الجداول والأنهار . وتدير هذه الإدارة ما يقرب من 40 محطة قياس في جميع أنحاء الجزيرة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هاريلسون، شيريل سي؛ راولينز، سي إل؛ بوتيوندي، جون بي. (1994). "مواقع مرجعية لقنوات الجداول: دليل مصور للتقنية الميدانية. تقرير فني عام RM-24" (ملف PDF) . وزارة الزراعة الأمريكية، دائرة الغابات، محطة روكي ماونتن لتجارب الغابات والمراعي . تاريخ الاسترجاع: 13 يناير 2011 .
  2. 1 2 "شبكة محطات القياس في المملكة المتحدة" . قياس المياه في المملكة المتحدة . مركز علم البيئة والهيدرولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مارس 2011 .
  3. 1 2 3 4 "هيئات القياس" . قياس المياه في المملكة المتحدة . مركز علم البيئة والهيدرولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مارس 2011 .
  4. ↑ "نبذة تاريخية عن رصد مستوى الأنهار في اسكتلندا" . وكالة حماية البيئة الاسكتلندية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مارس 2011 .
  5. ↑ نيابيزي، دبليو آر 2005. معايرة نموذج موزع لتقدير الجريان السطحي لأحواض تصريف المياه غير المقاسة في زيمبابوي. فيزياء وكيمياء الأرض ، 30 ، 625-633.
  6. ↑ كندا، البيئة وتغير المناخ (9 يناير 2007). "مسح المياه في كندا" . www.canada.ca . تاريخ الاطلاع: 26 يونيو 2021 .

للمزيد من القراءة