حاسبة سدّ عتبة عريض

تُعدّ حاسبات السدود العريضة ذات القمة العريضة أدوات بالغة الأهمية في الهندسة الهيدروليكية لقياس تدفق المياه في القنوات المفتوحة. فهي تساعد في تقدير دقيق لتفريغ المياه فوق السدود، وهو أمر ضروري لتصميم أنظمة الري، وإدارة الموارد المائية، ومكافحة الفيضانات. تتميز هذه السدود بقمة عريضة ومسطحة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من ظروف التدفق.

الخلفية التاريخية

استُخدمت السدود العريضة ذات القمة العريضة لقرون كوسيلة بسيطة وفعالة لقياس تدفق المياه في القنوات المفتوحة. وقد تطورت تصميماتها وتطبيقاتها مع التقدم في النظرية الهيدروليكية وتكنولوجيا البناء، مما جعلها لا غنى عنها في مشاريع إدارة المياه والهندسة الحديثة.

صيغة الحساب

يتم حساب معدل تدفق المياه فوق السد العريض ذي القمة العريضة باستخدام الصيغة التالية:

\[ q = C_d \times b \times h_2 \times \sqrt{2g \times (h_1 - h_2)} \]

حيث:

• \(q\) = معدل تدفق المياه (م\(^3\)/ث)
• \(C_d\) = ثابت التفريغ
• \(b\) = عرض السد (م)
• \(g\) = تسارع الجاذبية الأرضية (٩.٨١ م/ث\(^2\))
• \(h_1\) و \(h_2\) = ارتفاع المياه على السد (م)

مثال على الحساب

لنأخذ بعين الاعتبار سدًا عريضًا ذي قمة عريضة بأبعاد كما يلي:

• عرض السد (\(b\)) = ٥ م
• الارتفاع ١ على السد (\(h_1\)) = ٣ م
• الارتفاع ٢ على السد (\(h_2\)) = ١ م
• ثابت التفريغ (\(C_d\)) = ٠.٦٢

بتطبيق الصيغة:

\[ q = 0.62 \times 5 \times 1 \times \sqrt{2 \times 9.81 \times (3 - 1)} = 17.28 \text{ م}^3\text{/ث} \]

الأهمية وسيناريوهات الاستخدام

تُعدّ السدود العريضة ذات القمة العريضة بالغة الأهمية لما يلي: ١. إدارة الموارد المائية: تلعب دورًا حيويًا في قياس وإدارة تدفق المياه في القنوات والأنهار والجداول. ٢. الهندسة الزراعية: تُستخدم في تصميم أنظمة ري فعالة. ٣. الدراسات البيئية: تساعد في فهم الهيدرولوجيا للمسطحات المائية الطبيعية. ٤. الهندسة المدنية والهيدروليكية: ضرورية لتصميم أنظمة مكافحة الفيضانات وإمدادات المياه.

الأسئلة الشائعة

١. ما الذي يميز السدود العريضة ذات القمة العريضة عن السدود الأخرى؟

• قمتها العريضة والمسطحة تسمح بقياس تدفق أكثر استقرارًا عبر نطاق واسع من التدفقات.

٢. كيف يُحدد ثابت التفريغ (\(C_d\))؟

• يُحدد عادةً من خلال المعايرة، باستخدام معدلات تدفق معروفة وقياس مستويات المياه المقابلة.

٣. هل يمكن استخدام السدود العريضة ذات القمة العريضة في جميع أنواع القنوات؟

• نعم، فهي متعددة الاستخدامات ويمكن استخدامها في الأنهار الطبيعية والقنوات الاصطناعية وأي نوع آخر من القنوات المفتوحة.

٤. ما هي قيود استخدام السد العريض ذي القمة العريضة؟

• يكمن القيد الرئيسي في الحاجة إلى بناء وصيانة دقيقين لضمان قياسات موثوقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤثر الحطام والرواسب على الدقة إذا لم يتم تنظيفها بانتظام.