هیدرولوژی و هواشناسی

تکنیک های اندازه گیری سرعت آب (Water Measurement Techniques)

روش انتگراسیون عمقی :
در این روش مولینه با سرعت یکنواخت و در نقاط تعیین شده در آب پائین برده می شود سپس به تدریج بالا آورده می گردد . سرعت ثابت مورد نظر باید کمتر از ۵ درصد سرعت متوسط آب ( حدودا” ۴ سانتیمتر بر ثانیه ) باشد . در این روش بیشتر در کانال های با عمق کمتر از ۳ متر و سرعت آب کمتر از یک متر بر ثانیه قابل استفاده می باشد .

روش اندازه گیری نقطه ای :

سرعت آب در نقاط مختلف یک کانال یا آبراهه تغییر می کند . لذا برای آوردن یک سرعت قابل قبول برای یک مقطع که می خواهیم دبی آن را محاسبه نمائیم نیاز به استفاده از تکنیک های اندازه گیری نقطه ای آب می باشد ، روش های مختلف متداول برای این ذیلا” ذکر شده می باشد .

فشارسنج به زبان ساده ، تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی هیدرولوژی و هواشناسی

فشارسنج یا بارومتر (و یا به انگلیسی Barometer)، وسیله‌ای علمی است که از آن در علم هواشناسی برای اندازه‌گیری فشار جوی استفاده می‌شود. با توجه به گرایش فشار می‌توان تغییرات کوتاه مدت در وضعیت هوا را پیش‌بینی کرد. تعداد قابل توجهی از اندازه‌گیری‌های فشار هوا در نقشه‌های تحلیل سطح هوا به کار می‌روند تا به یافتن سطح‌هایی که فشار هوای کمی دارند، سامانه‌های پرفشار و همچنین مرزهای جبهه‌های هوا کمک کنند.

بارومترها و آلتیمترهای فشار (ابتدایی‌ترین و رایج‌ترین نوع ارتفاع‌سنج) در اصل وسیله‌هایی یکسان‌ می باشند که برای مقاصد متفاوت به کار می‌روند. آلتیمترها معمولا از جایی به جایی برده می‌گردند تا فشار جو را با ارتفاع متناظر تطابق دهند، در حالی‌که فشارسنج‌ها جابه‌جا نمی‌گردند و تنها تغییرات دقیق و ریز فشار در اثر هوا را اندازه می‌گیرند. تنها استثنای موجود کشتی‌ها هستند که به دلیل ثابت ماندن ازتفاع‌شان می‌توانند از فشارسنج استفاده کنند.

تاریخچه بارومتر ، تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی هیدرولوژی و هواشناسی

در حالی که اختراع فشارسنج را در تمام نقاط جهان به اوانجلیستا توریچلی در سال ۱۶۴۳ نسبت می‌دهند، مدارک تاریخی همچنین از شخصی به نام گاسپارو برتی، ریاضی‌دان و اخترشناس ایتالیایی نام می‌برند که به شکلی غیرعمدی حین سال‌های ۱۶۴۰ تا ۱۶۴۳ نوعی فشارسنج آبی اختراع کرد. دانشمند و فیلسوف فرانسوی رنه دکارت نیز در سال ۱۶۳۱ از طراحی آزمایشی گفته بود که به کمک آن بتوان فشار هوا را سنجید، با این وجود، مدرکی دال بر این که دکارت نسخه‌ای قابل استفاده از این وسیله را ساخته یا نه در دسترس نمی باشد.

تاریخچه بارومتر

در بیست و هفتم جولای ۱۶۳۰ جووانی باتیستا بالیانی نامه‌ای به گالیلئو گالیله نوشت و در آن آزمایش ساخته‌ی خود را شرح داد که اگر یک سیفون را به تپه‌ای با ارتفاع حدودا ۲۱ متر ببرید از کار خواهد افتاد. گالیله در پاسخ توضیحی بر این پدیده نوشت:

او چنین می‌پنداشت که قدرت خلاء آب را بالا نگه می‌دارد، و در ارتفاعی مشخص مقدار آب زیاد شده و نیروی خلاء دیگر نتوانسته آب را بالا نگه دارد، همچون سیمی که قدرت نگه‌داری از وزن مشخصی را دارد.

این پاسخ بازگویی نظریه‌ی horror vacui (طبیعت از خلاء متنفر است) بود که به زمان ارسطو بازمی‌گشت و گالیلئو آن را resistenza del vacuo نام نهاد.

کتاب Discorsi باعث شد نظرات گالیله در دسامبر ۱۶۳۸ به رم برسند. این نظرات رافائله ماژوتی و گاسپارو برتی را هیجان‌زده کردند، و آن‌ها تصمیم گرفتند به جای سیفون از راهی بهتر برای تولید خلاء استفاده کنند. ماژوتی آزمایشی طراحی کرد و برتی آن را (در حضور ماژوتی، آتاناسیوس کیرشر، نیکولو زوچینی) بین سال‌های ۱۶۳۹ تا ۱۶۴۱، انجام داد.

چهار شرح از آزمایش برتی وجود دارد، اما مدلی ساده از آزمایش وی عبارت می باشد  از پر کردن لوله‌ای بلند از آب که دو سر آن بسته باشد، سپس لوله را در تشتی فرو می‌بریم که از آب پر باشد. با این حال، تنها بخشی از آب درون لوله خارج شد و سطح آب درون لوله دقیقا همان‌جا، ۱۰.۳ متر، باقی ماند؛ همان ارتفاعی که گالیلئو و بالیانی مشاهده کرده بودند که به خاطر سیفون محدود شده بود.

مهم‌ترین مطلب در مورد این آزمایش این بود که آبی که از لوله خارج می‌شد مقداری هوا در بالای خود ایجاد می‌کرد که هیچ تماس مستقیمی با هوا ندارد که باعث پر شدن آن از هوا شود. این اتفاق این گمانه را تشدید کرد که در فضای بالای آب خلاء ایجاد می‌شود.

توریچلی، یکی از دوستان و شاگردان گالیله، نتیجه‌ی این آزمایش را به شکلی نوین تفسیر کرد. پیشنهاد وی این بود که وزن جو، و نه نیروی جذب‌کننده‌ی خلاء، آب را درون لوله نگه می‌دارد. وی در سال ۱۶۴۴ نامه‌ای پیرامون این آزمایش به میکل‌آنجلو ریچی نوشت:

بسیاری بر این باور‌اند که خلاء وجود ندارد، برخی نیز معتقد‌اند علیرغم نفرت طبیعت و سختی‌های موجود، خلاء وجود دارد؛ هیچ‌گاه از هیچ‌کس نشنیده‌ام که بگوید خلاء بدون هیچ سختی و مقاومت از جانب طبیعت وجود دارد. بنابراین من چنین بحث می‌کنم: اگر بتوانیم دلیلی آشکار پیدا کنیم که مقاومتی که هنگام ایجاد خلاء حس میگردد  از آن نشأت بگیرد، به باور من احمقانه خواهد بود که به خلاء، آن کارکردهایی را اطلاق کنیم که آشکارا دلیلی دیگر دارند. بنابراین با انجام محاسباتی ساده متوجه شدم دلیلی که من برای این اتفاق می‌بینم (وزن جو) به تنهایی مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد تا هنگامی که بخواهیم خلاء ایجاد کنیم.

باور سنتیان (به خصوص ارسطوییان) این بود که هوا هیچ وزن جانبی‌ای ندارد: یعنی، کیلومترها هوایی که بالای سطح قرار گفته است هیچ وزنی به ساکنان زمین وارد نمی‌کرد. حتی گالیله نیز بی‌وزن بودن هوا را به عنوان حقیقتی ساده پذیرفته بود. توریچلی این باور را به پرسش کشید و در عوض اعلام کرد که هوا وزن دارد و این وزن (و نه نیروی جذب‌کننده‌ی خلاء) است که ستون آب را نگه می‌دارد (یا هل می‌دهد). او فکر می‌کرد سطحی که آب در آن می‌ایستد (۱۰.۳ متر) از نیروی وزن هوا خبر می‌دهد که بر آب فشار وارد می‌کند (خصوصا، فشاری که بر آب تشت وارد می‌شود و مقدار آبی که از لوله خارج می‌شود را محدود می‌کند). به عبارت دیگر، او بارومتر را به عنوان یک تعادل می‌فهمید، وسیله‌ای برای اندازه‌گیری (برخلاف تصورر رایج که آن را وسیله‌ای برای ایجاد خلاء می‌دانست) و چون وی اولین کسی بود که از این زاویه به این اتفاق نگریسته بود، بنا بر سنت او را مخترع فشارسنج می‌دانند (فشارسنج در آن معنا که ما امروزه مراد می‌کنیم).

به دلیل شایعاتی که در ایتالیای زمان توریچلی مبنی بر این که او جادوگری و سحر می‌کند در جریان بود، توریچلی متوجه شد که برای جلوگیری از دست‌گیر شدن بهتر است نتایج آزمایش را پیش خود نگه دارد. او نیاز دید که از ماده‌ای سنگین‌تر از آب استفاده کند و بنا بر آشنایی و همکاری پیشین او با گالیله، به این نتیجه رسید که با استفاده از جیوه می‌تواند از لوله‌ای کوتاه‌تر استفاده کند. با استفاده از جیوه، که حدودا ۱۴ مرتبه از آب سنگین‌تر است، به لوله‌ای هشتاد سانتی‌متری و نه ده متری نیاز است.
در سال ۱۶۴۶ بلز پاسکال و پیر پُتیت پس از باخبر شدن از آزمایش توریچلی به واسطه‌ی مارین مرسن، که خود توریچلی آزمایش را در اواخر سال‌ ۱۶۴۴ به او نشان داده است، آن را تکرار کرده و بهبود بخشیدند. پاسکال آزمایش دیگری طراحی کرد تا نظر ارسطوییان را مبنی بر اینکه ابخره‌ی مایع می باشد که فضای بالای بارومتر را پر می‌کند، مورد آزمایش قرار دهد.

تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی هیدرولوژی و هواشناسی

1. انواع عمق‌یاب، کف‌یاب و سطح‌یاب
2. مولینه
3. میکرومولینه
4. اشل مدرج
5. نمونه‌بردار بار رسوب کف
6. نمونه‌بردار بار رسوب معلق
7. دما‌سنج آب
8. جعبه نمونه‌‌بردار آب
9. انواع ایستگاه هواشناسی با سنسورهای (سرعت – جهت – فشار – دما – تبخیر – باران – تشعشع و… )
10. دما‌سنج و رطوبت‌سنج (ترمومتر) (هیدرومتر)
11. فشار سنج هوا
12. باد‌سنج
13. تشعشع‌ سنج
14. تست نقطه شبنم
15. باران‌سنج
16. تشتک تبخیر
17. فلوم
18. ترموگراف
19. ترموهیدروگراف

توضیح 3 نمونه از تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی هیدرولوژی و هواشناسی

عمق‌یاب ، تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی هیدرولوژی و هواشناسی

عمق یاب و کف یاب دستگاهی برای استفاده در چاه آب به جهت اندازه گیری سطح ایستایی چاه های آب و چاه های پیزومتر با بهترین متریال سیم های فولادی دارای رنج متریک از 1 متر الی 500 متر ساخت و تولید گردیده می باشد.

دستگاه عمق یاب و کف یاب با توجه به کارایی مقاومت ،دقت، کیفیت و قیمت مناسب مورد توجه و استفاده بسیاری از شرکتهای مهندسین مشاور و شرکتهای آب و فاضلاب منطقه ای و شرکتهای حفاری گردیده می باشد.

دستگاههای تولیدی این شرکت بطور گسترده در آزمایشهای پمپ ماژو مطالعات مربوط به آبهای زیرزمینی و سطحی مورد استفاده قرار گرفته میباشد. دستگاه دو کاره عمق یاب و کف یاب این شرکت مجهز به سنسور کف یابی با طراحی جدید و بدون خطا با 2 نوع سیستم آلارم (نوری و صوتی)میباشد

فروش دستگاه عمق یاب وکف یاب با بالاترین کیفیت و مناسب ترین قیمت عمق یاب و کف یاب با گارانتی 2 ساله و خدمات پس از فروش 5 ساله نشان از مقاومت دستگاه دارد سنسور عمق یاب آب چاه بسیار حساس بوده و با کوچکترین برخورد سیستم آلارم صوتی و نوری را فعال میکند .

آیا میدانید عمق یاب (التراسونیک )چیست و چگونه کار میکند ؟

یک دستگاه عمق یاب ، بسته های سیگنال های صوتی تک فرکانس(معمولاً الکتراسونیک) تولیده شده ، تقویت می شوند و سپس توسط ترانسی دیو سر مخصوص به نام هیدروفون ،

محیط آب منتشر می گردند ، این سیگنال ها پس از برخورد با مانع و انعکاس صوت ، به گیرنده دستگاه می رسند، گیرنده دستگاه پس از تقویت و جدا سازی سیگنال اصلی از

سیگنال مزاحم ، آن را به پردازنده می دهد ، درعملیات پردازش ، ضمن محاسبه اختلافات زمان ، ارسال بسته مشخص سیگنال و بسته سیگنال دریافتی ، فاصله عمق یاب تا هدف محاسبه شده و بر روی نمایشگر نمایش داده می شود .

مولینه ، تجهیزات و لوازم آزمایشگاهی هیدرولوژی و هواشناسی

جریانسنج یا مولینه (current meter ) ابزاری می باشد  که برای اندازه گیری سرعت آب استفاده می گردد . این ابزار سرعت آب را از طریق برقراری رابطه ای با تعداد دور اندازه گیری شده در یک فاصله زمانی مشخص بدست می دهد .
دو نوع متداول مولینه عبارتند از :
۱- نوع فنجانی و یا دارای محور عمودی بر جهت جریان آب ( cup type )
۲- نوع پره ای و یاآ _ اوت و یا محور افقی ( propeller type )
نوع فنجانی بیشتر در آمریکا کاربرد داشته و به آشفتگی جریان حساسیت دارد . ساختار آن به گونه ای می باشد که در برابر جریان مقاومت بیشتری نسبت به نوع آ_ اوت نشان می دهد . اما در عوض در جریان های با سرعت کم نیز قابل استفاده می باشد . آشغال و گیاهان اثر نامطلوبی بر این نوع جریان سنج دارند و دور کاسه می پیچند .
مولینه های سری پره ای عموما” در اروپا کاربر د دارند . لازم به توضیح می باشد که در حال حاضر بیشتر وسایل اندازه گیری ایران برای هواشناسی و هیدرو متری آلمانی و اروپایی می باشند . مولینه های پره ای برای اندازه گیری سرعت های بالا مناسب می باشند و حساسیت کمتری نسبت به گیاهان نشان می دهند ، مقاومت آنها در برابر جریان نیز کمتر از نوع فنجانی است مدلهای جدید مولینه دیجیتالی بوده و بطور مستقیم سرعت آب را نشان می دهند و نیازی به شماره تعداد دور و زمان نیست .
رابطه خطی بین سرعت آب (v ) و تعداد دور محور مولینه (n ) وجود دارد که بشکل زیر می باشد :
V = a +bn
b: گام هیدرولیک پروانه جریان سنج (متر بر دور) که توسط آزمون حرکت ارابه بر روی کانال بدست می آید.
n: چرخش پروانه (دور بر ثانیه)
a: ثابت جریان سنج (متر بر ثانیه) که توسط آزمون حرکت ارابه بر روی کانال بدست می آید.

عکس بالا نمونه ای از کالیبراسیون و ضرایب مولینه می باشد که از آزمون حرکت ارابه در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو صادر گردیده می باشد.
ارابه_کالیبراسیون_سرعت_سنج_آب