حاسبة معدل تدفق السد المستطيل

تساعد آلة حاسبة معدل تدفق السد المستطيل على قياس معدل تدفق المياه في القنوات المفتوحة مثل الأنهار والقنوات. هذا الحساب ضروري للدراسات الهيدرولوجية، ونظم الري، ورصد البيئة.

الخلفية التاريخية

يعود استخدام السدود لقياس معدلات التدفق إلى قرون مضت، وكان عنصراً حاسماً في إدارة الموارد المائية. يُعرف السد المستطيل، على وجه الخصوص، ببساطته ودقته في قياس التدفق.

صيغة الحساب

يتم تحديد معدل التدفق فوق سد مستطيل باستخدام الصيغة:

\[ q = \frac{2}{3} \times C_d \times b \times (2g)^{0.5} \times h^{1.5} \]

حيث:

• \(q\) هو معدل التدفق بالمتر المكعب في الثانية (م³/ثانية)،
• \(C_d\) هو ثابت التصريف،
• \(b\) هو عرض السد بالأمتار،
• \(g\) هو تسارع الجاذبية الأرضية (٩.٨١ م/ث²)،
• \(h\) هو ارتفاع الماء على السد بالأمتار.

مثال على الحساب

النظر في سد مستطيل مع ارتفاع الماء على السد (\(h\)) ٢٥ متراً، وعرض السد (\(b\)) ٢٠ متراً، وثابت تصريف (\(C_d\)) ١٥. يمكن حساب معدل التدفق على النحو التالي:

\[ q = \frac{2}{3} \times 15 \times 20 \times \sqrt{2 \times 9.81} \times 25^{1.5} = 110736.17295175052 \, \text{م³/ثانية} \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يعد حساب معدل تدفق السد المستطيل أمراً بالغ الأهمية لما يلي:

• تصميم وإدارة أنظمة الري،
• رصد ومراقبة الموارد المائية في الأنهار والقنوات،
• تقييمات الأثر البيئي،
• البحوث الهيدرولوجية.

الأسئلة الشائعة

س: ما مدى دقة حساب معدل تدفق السد المستطيل؟ ج: تعتمد الدقة على التركيب والصيانة السليمين للسد، بالإضافة إلى القياسات الدقيقة لارتفاع الماء على السد والتطبيق الصحيح لثابت التصريف.

س: هل يمكن استخدام الصيغة لأي حجم من السد؟ ج: من الأفضل استخدام الصيغة للسدود التي تلبي ظروف التدفق الافتراضات الواردة في اشتقاق الصيغة، بما في ذلك الانكماش الكامل للتدفق وقناة اقتراب كبيرة بما فيه الكفاية.

س: كيف يؤثر ثابت التصريف (\(C_d\)) على الحساب؟ ج: يأخذ ثابت التصريف في الاعتبار سرعة تدفق المياه التي تقترب من السد وخسائر الطاقة. تختلف قيمته بناءً على هندسة السد وخصائص التدفق، مما يؤثر على دقة حساب معدل التدفق.