يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تحديد معادلات السد V-notch لمراقبة التدفق في هيكل التحكم في الصرف

1.5K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/67971

⸱

أبريل 25, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1National Laboratory for Agriculture and the Environment, USDA-ARS, 2Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Iowa State University, 3Natural Resource Ecology and Management, Iowa State University

في هذه المقالة

ملخص

يصف هذا البروتوكول طرق الحصول على معاملات معادلة تدفق السد لسد الشق V داخل هيكل التحكم في الصرف باستخدام (1) إجراء معايرة مختبري و (2) أداة عبر الإنترنت ، "حاسبة معاملات معادلة تدفق السد" ، التي طورها المؤلفون. تنطبق هذه الطرق على التدفقات الموجودة في التدفقات V-notch والتدفقات الزائدة.

الملخص

يعد التقدير الدقيق لتصريف الصرف (معدل التدفق أو حجم المياه لكل وحدة زمنية) أمرا ضروريا لحساب أحمال المغذيات التي يتم توصيلها إلى المياه السطحية وتقييم أداء ممارسات الحفظ على حافة الحقل. يتطلب تحديد معدلات تدفق الصرف مراقبة الرأس في هيكل التحكم في الصرف وتطبيق معادلة مناسبة للسد المثبت في الهيكل. أنتجت الدراسات السابقة التي طورت معادلات معايرة للسدود في هياكل التحكم معادلات مختلفة (أي معاملات معادلة تدفق السد المختلفة) لنفس النوع من السد وحجم هيكل التحكم. تصف هذه الدراسة إجراءات إعداد معدل تدفق المياه التجريبي وقياسات الرأس داخل هيكل التحكم في الصرف وتطوير معادلة السد للتدفقات الموجودة داخل سد V-notch. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد إجراء الحصول على معادلة السد للتدفقات الزائدة - عندما يتجاوز مستوى الماء الجزء العلوي من سد V-notch. تتضمن هذه العملية استخدام معادلة السد التي تم تطويرها في المختبر لسد V-notch وأداة عبر الإنترنت ، "حاسبة معاملات معادلة تدفق السد" ، التي طورها المؤلفون. يمكن للأداة عبر الإنترنت أيضا إنشاء معاملات معادلة تدفق السد لكل من التدفقات المحتوية على شكل V والتدفقات الزائدة عبر أحجام مختلفة من هياكل التحكم في مياه Agri Drain ، حتى عندما يفتقر المستخدمون إلى معدل التدفق الخاص بالموقع مقابل. علاقة رئيس.

المقدمة

عند تقييم أداء ممارسات الحفظ على حافة الحقل التي تقلل من فقد المغذيات من مياه الصرف تحت السطحية (المخازن المؤقتة المشبعة والمفاعلات الحيوية وإدارة مياه الصرف) ، من المهم تحديد تصريف الصرف وتركيزات المغذيات بدقة. والطرق القياسية متاحة بسهولة لتحديد تركيزات المغذيات بدقة (مثل النترات)، مثل الطرق المختبرية من عينات المياه1 أو أجهزة الاستشعار للرصد المستمر للمغذيات2،3. من ناحية أخرى ، فإن تحديد معدلات تدفق الصرف في ممارسات الحفاظ على حافة الحقل ليس مباشرا كما هو الحال مع تركيز النترات وعادة ما يتضمن استخدام هيكل التحكم في مستوى مياهالصرف 4،5. يتم استخدام هيكل التحكم في مستوى مياه الصرف في ممارسة الحفاظ على حافة الحقل لغرض مزدوج يتمثل في التحكم في رأس المياه في المنبع ومراقبة معدلات تدفق التصريف باستخدام السدود. تشمل المكونات المهمة التي يجب مراعاتها عند تحديد معدلات تدفق الصرف حجم هيكل التحكم في الصرف ، ونوع السد المستخدم في الهيكل ، وظروف التدفق داخل الهيكل ، والقياس الدقيق للرؤوس ، واستخدام معادلات السد المناسبة لتحويل الرؤوس إلى معدلات تدفق التصريف. في حين أن هذه الهياكل تقتصر بشكل عام على الأراضي المجففة "البلاطية" المصطنعة ، فإن الأراضي الزراعية المجففة تتجاوز 21 مليون هكتار في الولايات المتحدة6 وتؤثر على أحمال المغذيات للجداول والأنهار7.

يعد تحديد معدلات التدفق باستخدام السدود ممارسة شائعة ، وتتوفر الإجراءات القياسية ومعادلات المعايرة للتدفقات في القنواتالمفتوحة 8. ومع ذلك ، قام عدد محدود فقط من الدراسات بتطوير معادلات معايرة للسدود في هيكل التحكم في الصرف5،9،10،11،12،13،14،15،16،17. كان Chun and Cooke10 رائدا في تطوير معادلات المعايرة للسدود المستطيلة لأحجام مختلفة من هياكل التحكم. بعد Chun and Cooke10 ، طور كريستيانسون وآخرون 9 معادلة معايرة واحدة لسد 45 درجة V في هياكل تحكم 15 سم (6 بوصات) و 25 سم (10 بوصات) مع سدود موضوعة على ارتفاعات مختلفة من أسفل الهياكل. قدم Shokrana و Ghane14 معادلة تدفق مختلفة لسد 45 درجة V في هيكل 25 سم (10 بوصات) من Christianson et al.9 ، عندما تم وضع السد على ارتفاع حوالي 30 سم فوق قاع الهيكل. عزا المؤلفون الاختلاف في معادلتي المعايرة إلى استخدام جهاز وزن معاير لقياس معدلات التدفق ، مما يشير إلى عدم وجود إجراء موحد للحصول على معدلات التدفق والرؤوس ومعادلات المعايرة للسدود للتدفقات الموجودة داخل الشق V في هياكل التحكم.

في دراستناالحديثة 11 ، قمنا بتطوير معادلات معايرة لسدود 45 درجة V في هياكل التحكم في Agri Drain بناء على حجمها (15 سم [6 بوصات] و 20 سم [8 بوصات] و 30 سم [12 بوصة]) للتدفقات الموجودة داخل التدفقات على شكل V والتدفقات العلوية (أي عندما يتجاوز الرأس الجزء العلوي من سد V-notch). في حين أن معادلة المعايرة للتدفقات الموجودة في الشق V هي علاقة قدرة بسيطة بين الرأس (h) ومعدل التدفق (Q ، المعادلة 1) 5،9،11،13،14 ، فإن التدفقات الزائدة تتطلب استخدام معادلة السد المركب ، وهي أكثر تعقيدا (أي تحتوي على المزيد من المصطلحات) لأنها تجمع بين معادلات السد V-notch والسد المستطيل (المعادلة 2) 11.

figure-introduction-1(1)

حيث ، Q = معدل التدفق ، h = الرأس ، و a و b = معاملات السد التي تعتمد قيمها على شكل السد ، وحجم هيكل التحكم ، وظروف التدفق ، ووحدات Q و h.

figure-introduction-2(2)

حيث ، Q = معدل التدفق ، h = الرأس الكلي ، h1 = الرأس فوق الجزء العلوي من السد V-notch (أي في السد المستطيل فوق V-notch) ، W = عرض قسم السد المستطيل فوق الجزء العلوي من السد V-notch ، Wv = العرض العلوي لسد V-notch ، a و b = معاملات السد لسد V-notch ، وa و b 1 = معاملات السد للقسم المستطيل فوق السد V-notch.

يتزايد اعتماد نظام تصريف ذكي مزود بأجهزة استشعار لمراقبة مستويات المياه وضبطها تلقائيا في هيكل التحكم باستخدام صمامات البوابة القابلة للتعديل التي يتم التحكم فيها عن بعد في ممارسات الحفاظ على حافة الميدان في الولايات المتحدة. معظم هذه الأنظمة ، التي صممت في الأصل لاستخدام دالة قدرة بسيطة فقط ، لا يمكنها استيعاب معادلة السد المركب (المعادلة 2) للتدفقات العلوية وتتطلب تطوير معادلات تدفق فريدة من نوعها بالشكل الموضح في المعادلة (1) لكل هيكل لتحكم في الصرف للتدفقات الزائدة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يجد المستخدمون المشاركون في قياس ومراقبة معدلات التدفق وفقد المغذيات أنه من الصعب استخدام المعادلة (2) للتدفقات الزائدة بسبب الحاجة إلى مزيد من المعلمات. للتغلب على هذه التحديات ، قمنا بتطوير أداة "حاسبة معاملات معادلة تدفق السد". توفر هذه الأداة عبر الإنترنت (متوفرة على: https://www.ars.usda.gov/midwest-area/ames/nlae/docs/tools-available-from-nlae/) معاملات معادلة تدفق السد للأحجام القياسية لهياكل التحكم في الصرف (الجدول 1) لسد 45 درجة V-notch. والأهم من ذلك ، أن الأداة تحسب معاملات معادلة تدفق السد لتدفق التجاوز وتتكون من معلمتين فقط ، كما هو موضح في المعادلة (1) ، بناء على حجم وأبعاد هيكل التحكم الذي يوفره المستخدم. عندما تكون المعدات المناسبة متاحة لقياس معدل التدفق الخاص بالموقع مقابل. علاقات الرأس ، تقبل الأداة أيضا معادلة معايرة للتدفقات الموجودة في سد V-notch كمدخلات للمستخدم وتحسب معاملات معادلة تدفق السد للتدفقات الزائدة. وبالتالي ، يصف هذا البروتوكول إعداد قياس التدفق في هيكل التحكم في الصرف وطريقة عالمية لتطوير معادلة معايرة خاصة بالموقع. بعد ذلك ، يتم وصف استخدام أداة "حاسبة معاملات معادلة تدفق السد" لحساب معاملات معادلة تدفق السد للتدفقات الموجودة في التدفقات V-notch والتدفقات الزائدة. أخيرا ، يتم وصف مراقبة التدفقات وصيانتها في هيكل التحكم في الصرف ، مما يسهل التقدير الدقيق لمعدلات تدفق الصرف باستخدام معادلات السد التي تم الحصول عليها من الأداة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

تفاصيل المواد الاستهلاكية والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.

1. الحصول على معاملات معادلة تدفق السد للتدفقات الموجودة داخل الشق V عن طريق المعايرة المعملية في هيكل التحكم في الصرف

  1. إعداد هيكل التحكم في الصرف لتجربة المعايرة
    1. قم بتوصيل قسم المدخل لهيكل التحكم بمجموعة المضخة (التي تتكون من مضخة ومقياس تدفق وأنابيب ووصلات وصمامات ضرورية) وقسم المخرج بأنبوب الصرف (انظر الشكل 1). تأكد من إغلاق منافذ إضافية من هيكل التحكم ، إن وجدت.
    2. قم بقياس العرض العلوي (Wv ، الشكل 2 أ) والعمق (D ، الشكل 2 ب) لسد V-notch.
    3. قم بقياس المسافة (العرض ، W) بين المسارات (الشكل 3 أ) حيث تتناسب سجلات التوقف (الألواح المستخدمة للحفاظ على عمق مستوى الماء في هيكل التحكم ، الشكل 3 ب) وسد الدرجة V في هيكل التحكم في الصرف.
    4. أدخل سجلات التوقف بين المسارات واحدة تلو الأخرى. تأكد من أن سجل التوقف السفلي يجلس بإحكام في الجزء السفلي من هيكل التحكم حتى لا يكون هناك تسرب من أسفل سجل التوقف.
    5. قم بتكديس سجلات الإيقاف الإضافية فوق السجلات الموجودة في بنية التحكم حتى يتم الوصول إلى الارتفاع المطلوب. تأكد من ضبط سجلات التوقف بإحكام وعدم حدوث تسرب بين سجلات التوقف والقضبان.
      ملاحظة: يجب أن يكون الارتفاع الكلي لسجلات التوقف أكبر من فتحة أنبوب المدخل ويتوافق مع عمق تصميم منسوب المياه الجوفية في المخزن المؤقت المشبع أو المفاعل الحيوي أو نظام الصرف الخاضع للرقابة. يجب أن يمثل الإعداد في المختبر لتجربة المعايرة ظروف التدفق في الميدان على أفضل وجه لتقديرات معدل التدفق بدقة.
    6. ضع لوحة السد بإحكام فوق اللوحة العلوية.
    7. قم بقياس الارتفاع الداخلي لهيكل التحكم (D1) والمسافة بين الجزء العلوي من هيكل التحكم والجزء العلوي من سد V-notch (D2) باستخدام شريط قياس به علامة صفرية مع حافة الشريط (انظر الشكل 4 أ).
    8. احسب ارتفاع قمة الشق V من أسفل هيكل التحكم (D3) على النحو التالي: D3 = D1- D2- D ، حيث D هو عمق V-notch الذي تم الحصول عليه من الخطوة 1.1.2.
      ملاحظة: لا تحسب ارتفاع قمة الشق V من أسفل هيكل التحكم لأن مجموع ارتفاعات سجلات التوقف المستخدمة كحشية مطاطية حول سجلات التوقف يزيد من الارتفاع المشترك لسجلات التوقف.
    9. قم بتوصيل أنبوب مقياس الضغط / بئر التسكين بإحكام (يستخدم لتحديد مستوى الماء في هيكل التحكم) بهيكل التحكم. قم بلصق شريط قياس على الجدار الخارجي لهيكل التحكم بجوار مقياس الضغط بقيمة "صفر" المقابلة لقاعدة الجزء الداخلي لهيكل التحكم (انظر الشكل 4 ب).
  2. قياس معدلات التدفق والرأس
    1. ابدأ تشغيل المضخة واترك الماء يملأ غرفة المدخل ثم يتدفق عبر السد.
    2. حدد معدل تدفق يبلغ حوالي 1-1.5 لتر-1 (15-25 جالونا في الدقيقة) عن طريق ضبط الصمام في مجموعة المضخة ومراقبة الشاشة على مقياس التدفق.
    3. اترك وقتا كافيا لاستقرار التدفق ، عادة 3 دقائق على الأقل. يجب ألا يقل طول الرأس المقابل عن 6 سم (>2.4 بوصة) حتى لا يلتصق قيلولة التدفق بلوحة السد8. قم بزيادة معدل التدفق إذا كان الرأس أقل من 6 سم (2.4 بوصة) (الشكل 5 أ).
    4. بمجرد استقرار التدفق ، سجل قراءة معدل التدفق من الشاشة على مقياس التدفق. خذ 8-10 قراءات متتالية في غضون دقيقتين واحسب متوسط معدل التدفق (Q) (الشكل 5 ب).
    5. قم بقياس ارتفاع الماء في أنبوب بئر السكون / مقياس الضغط. إذا تقلب مستوى الماء في أنبوب بئر التسكيد / مقياس الضغط ، فخذ قراءات المستويات العالية والمنخفضة من الماء خلال فترة لا تقل عن 30 ثانية واحصل على متوسط قيمة ارتفاع الماء فوق قاع الهيكل (D4) (الشكل 5 ج).
    6. احسب الرأس (ح) على النحو التالي: h = D4- D3.
    7. قم بزيادة معدل التدفق بحوالي 1-1.3 لتر-1 (15-20 جالونا في الدقيقة) وانتظر حتى يستقر معدل التدفق.
    8. احصل على معدل التدفق والرأس المقابل كما هو موضح في الخطوات 1.2.3-1.2.6.
    9. قم بزيادة معدل التدفق 5 مرات أخرى على الأقل حتى يصل مستوى الماء بالقرب من قمة الشق V وكرر الإجراءات 1.2.3-1.2.6 لكل زيادة في معدل التدفق.
  3. تطوير معادلة معايرة السد للتدفقات الموجودة داخل الشق V
    1. في جدول بيانات Excel ، أدخل قيم الرأس (h ، cm) ومعدلات التدفق المقابلة (Q ، L.s-1) من خلال سد V-notch.
      ملاحظة: يتم توفير جدول بيانات Excel يتكون من معدلات تدفق ورؤوس مقاسة في هيكل تحكم مقاس 20 سم (8 بوصات) كملف تكميلي 1.
    2. ارسم معدلات التدفق المقاسة (المحور Q ، Y) مقابل الرأس المقاس (h ، المحور X) وقم بملاءمة دالة الطاقة كما في المعادلة (1). حدد نطاق البيانات في جدول البيانات، ثم انقر على إدراج > المخططات > مبعثر. انقر بزر الماوس الأيمن على نقاط البيانات في الرسم البياني ، ثم انقر فوق إضافة خط اتجاه > قوة > عرض المعادلة على الرسم البياني > عرض قيمة R-squared على الرسم البياني.
    3. تحقق من مدى ملاءمة وظيفة الطاقة بصريا وباستخدام قيمة R2 (الشكل 6). هذه هي معادلة السد للتدفق الموجودة داخل الشق V لهيكل التحكم.

2. استخدام "حاسبة معامل معادلة تدفق السد" للحصول على معاملات السد للتدفقات الموجودة في التدفقات الخامسية والتدفقات الزائدة

ملاحظة: تتطلب الخطوات التالية استخدام أداة "حاسبة معامل معادلة تدفق السد" المتوفرة في https://www.ars.usda.gov/midwest-area/ames/nlae/docs/tools-available-from-nlae/.

  1. معاملات معادلة تدفق السد للتدفقات الزائدة باستخدام معادلة المعايرة الخاصة
    1. افتح الرابط https://www.ars.usda.gov/midwest-area/ames/nlae/docs/tools-available-from-nlae/ وانقر على "حاسبة معاملات معادلة تدفق السد" في صفحة الويب. ستؤدي هذه الخطوة إلى فتح الأداة في متصفح جديد (الشكل التكميلي 1).
    2. حدد الوحدة بين الوحدات المترية (SI) والوحدات العرفية الأمريكية باستخدام أزرار الاختيار (الشكل التكميلي 2).
    3. في قسم حجم هيكل التحكم ، اترك التحديد للقيمة الافتراضية 6 بوصات (15 سم) حيث يوفر المستخدم معاملات معادلة السد الخاصة به.
    4. انقر فوق نعم كرد على "هل لديك معادلة المعايرة الخاصة بك؟" وأدخل قيم المعلمتين a و b المقابلة لمعادلة التدفقات الموجودة في V-notch ، Q = ahb وتم الحصول عليها من الخطوة 1.3.2 (الشكل التكميلي 2).
    5. أدخل قيم مواصفات السد في قسم المدخلات في الأداة. تتضمن المدخلات العرض بين المسارات (W) وعمق V-notch (D) وعرض V-top (Wv). راجع الشكل الموجود على اليمين للرموز (الشكل التكميلي 2).
    6. احصل على قيم معاملات التدفقات الزائدة من جدول معاملات معادلة السد V-notch ، Q = ahb ، ومخطط معدل التدفق مقابل الرأس من قسم النتائج في الأداة (الشكل التكميلي 2).
  2. معاملات معادلة تدفق السد للتدفقات الموجودة في التدفقات الخامسية والتدفقات الزائدة باستخدام الأداة
    1. افتح الأداة كما هو موضح في القسم 2.1.1. وحدد الوحدة وحجم هيكل التحكم باستخدام أزرار الاختيار (الشكل التكميلي 3).
    2. انقر فوق لا كرد على "هل لديك معادلة المعايرة الخاصة بك؟"
    3. أدخل قيم مواصفات السد كما هو موضح في القسم 2.1.5.
    4. احصل على قيم معاملات التدفقات مع سد V-notch ، والتدفقات الزائدة من الجدول ومخطط معدل التدفق مقابل. عمق التدفق بالنسبة إلى قمة الشق V من قسم النتائج في الأداة (الشكل التكميلي 3).

3. مراقبة التدفق وصيانته في هياكل التحكم في الصرف الصحي

  1. التحقق من مستويات المياه في هيكل التحكم في الصرف الصحي
    ملاحظة: يعد التأكد من صحة مستويات التدفق التي تم الحصول عليها من المستشعرات أمرا بالغ الأهمية للتقدير الدقيق لمعدلات التدفق، والذي يتم تحقيقه من خلال مقارنة قراءات المستشعرات بالقياسات اليدوية من خلال الزيارات الميدانية المنتظمة.
    1. باستخدام شريط قياس ، قم بقياس مسافة مستوى الماء من أعلى هيكل التحكم في غرفة المدخل بالقرب من موقع المستشعر داخل الغرفة.
    2. لإجراء القياس ، قم بخفض شريط القياس في هيكل التحكم حتى يلامس الغضروف المفصلي لمستوى الماء. خذ هذا القياس 1-3 مرات وسجل المسافة.
    3. للحصول على سجل قراءة المستشعر ، افتح مربع لوحة التحكم وسجل الرقم المقابل لقراءة مستوى الماء (الشكل 7).
      ملاحظة: اعتمادا على إعدادات لوحة التحكم ، قد تعرض الشاشة قياس مستوى الماء من أعلى أو أسفل هيكل التحكم في الصرف.
    4. لمقارنة القياس اليدوي بقراءة المستشعر المقابلة لقيمة عمق الماء من أسفل هيكل التحكم ، اطرح القياس اليدوي من الارتفاع الداخلي لهيكل التحكم ومقارنته بقراءة المستشعر.
    5. إذا كان هناك تناقض بين قيم المقاسة وقيمة المستشعر ، فتحقق من مصادر الأخطاء ، بما في ذلك وجود الرواسب / الحطام داخل هيكل التحكم ، والتغيرات غير المحسوبة في ارتفاع السد الناتجة عن إدارة السد ، وخلع المستشعرات ، وخلل في المستشعرات وتصحيحها وفقا لذلك.
  2. الحصول على السلاسل الزمنية لمعدلات التدفق
    ملاحظة: يتم وصف جدول بيانات يتكون من بيانات نموذجية من موقع عازل مشبع (BC-2)18 وإجراء الحصول على السلاسل الزمنية لمعدلات التدفق باستخدام معاملات معادلة السد من الأداة في الأقسام 2.2.1-2.2.4 ، ويتم تقديمه في الملف التكميلي 2.
    1. قم بتنزيل السلسلة الزمنية لبيانات مستوى التدفق من مسجل البيانات أو الخادم المعني المرتبط بنظام الصرف.
    2. باستخدام بيانات مستوى تدفق السلسلة الزمنية، احسب الرأس.
    3. حدد حالة التدفق ، أي التدفق الموجود داخل الشق V (h ≤ D) أو التدفق العلوي (h > D) من خلال مقارنة الرأس (h) بعمق V-notch (D) لكل سجل زمني.
    4. احسب معدل تدفق الصرف لحالة التدفق باستخدام معادلة السد (1) مع معاملات معادلة تدفق السد التي تم الحصول عليها من أداة "حاسبة معامل معادلة تدفق السد" (كما هو موضح في القسم 2.1 أو 2.2.).
    5. في ممارسة الحفاظ على حافة الحقل المجهزة بنظام تصريف ذكي ، احصل على السلسلة الزمنية لمعدلات التدفق مباشرة من لوحة القيادة الخاصة بموقع الويب المعني (الشكل 8).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

تم إجراء معايرة السد المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 45 درجة V في هياكل التحكم في Agri Drain مقاس 15 سم (6 بوصات) و 20 سم (8 بوصات) و 30 سم (12 بوصة) للتدفقات الموجودة داخل V-notch11. يتم عرض القيم المقاسة لمعدلات التدفق والرؤوس ومعادلات السد التي تم الحصول عليها عن طريق تركيب دالة القدرة (المعادلة 1) على البيانات المقاسة للتدفقات الموجودة داخل الشق V ، كما هو موضح في البروتوكول ، في الشكل 9A-C. يتم تضمين معاملات معا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

يصف البروتوكول (الخطوة 1) طريقة لتطوير معادلة معايرة لسد 45 درجة V في هيكل التحكم في الصرف Agri Drain. ومع ذلك ، يمكن تكييف الطريقة لتطوير معادلات المعايرة لأنواع مختلفة من السدود ، مثل السد المستطيل ، أو السد شبه المنحرف ، أو السد V-notch بزوايا مختلفة في أي هيكل للتحكم في الصرف. أثناء إجراء المعايرة ، من المهم بشكل خاص الحصول على رؤوس دقيقة ، خاصة عند معدلات تدفق أكبر عندما يميل مستوى الماء داخل هيكل التحكم إلى أن يكون أكثر اضطرابا. يجب قياس مستوى الماء داخل بئر سكون أو أنبوب مقياس ضغط...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

جميع الآراء الواردة في هذه الورقة هي آراء المؤلفين ولا تعكس بالضرورة سياسات ووجهات نظر وزارة الزراعة الأمريكية أو وزارة الطاقة أو ORAU / ORISE. أي استخدام لأسماء التجارة أو الشركات أو المنتجات المذكورة في هذه المقالة هو لأغراض وصفية فقط ولا يعني توصيات أو تأييد من قبل وزارة الزراعة الأمريكية. وزارة الزراعة الأمريكية هي مزود وصاحب عمل لتكافؤ الفرص.

شكر وتقدير

يقر المؤلفون بمساعدة شين سفوبودا في التقاط الصور المستخدمة في هذه المقالة. تم دعم هذا العمل جزئيا من خلال تعيين في برنامج المشاركة البحثية لخدمة البحوث الزراعية (ARS) الذي يديره معهد أوك ريدج للعلوم والتعليم (ORISE) من خلال اتفاقية مشتركة بين الوكالات بين وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ووزارة الزراعة الأمريكية (USDA). تتم إدارة ORISE من قبل ORAU بموجب عقد DOE رقم DE-SC0014664. كان هذا البحث مساهمة من شبكة أبحاث النظم الإيكولوجية الزراعية طويلة الأجل (LTAR). يتم دعم LTAR من قبل وزارة الزراعة الأمريكية ، دائرة البحوث الزراعية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مقياس التدفقBanjo CorpMFM300مقياس الجريان الكهرومغناطيسي ، الدقة في الداخل & plusmn ؛ 2-3٪ لمعدلات التدفق بين 0.88 و 42.3 L.s-1< / sup> (14 إلى 670 جالونا في الدقيقة) ، ونطاق درجة حرارة التشغيل من -12 إلى 54 درجة ؛ C
الأنابيب والتجهيزاتN / AN / Aيجب أن يكون طول الأنبوب والتجهيزات حسب الضرورة ولكن تفي بمتطلبات الأنابيب الضيقة الدنيا لمقياس التدفق في المنبع والمصب وفقا لتوصية الشركة المصنعة.
مضخةUS Motors15706017-100موديل 15411 60 حصان 3 مراحل VFD مدفوعة 
StoplogsAgri Drain700320 (5 بوصات. stoplog) ، 700321 (7 بوصات. stoplog) ، 700333 (7 بوصات. أسفل stoplog مع حشية سفلية)ثلاثة أنواع من التوقف البلاستيكية بارتفاعات 5 بوصات و 7 بوصات و 7 بوصات أسفل stoplog مع حشية سفلية
شريط قياسستانلي PowerLock33-1585 م / 16 'شريط قياس
V-notch weirAgri Drain701132الفولاذ المقاوم للصدأ 45 درجة ؛ (سمك 3 مم ، عمق الشق V 17.145 سم) سد مسننة مع حامل PVC (سمك 13 مم)
هيكل التحكم في تصريف مستوى المياهالصرف الزراعي3CINLINE06X08PVCهيكل تحكم في مستوى المياه المضمن مكون من 3 غرف بحجم اسمي 20.32 سم (8 بوصات) وسد V-notch موجود في البوابة الأولى (السجلات المتوقفة المدرجة في الشراء)

المراجع

  1. American Public Health Association. Standard methods for the examination of water and wastewater. , 24th edition, APHA Press. (2023).
  2. Alahi, M. E. E., Mukhopadhyay, S. C. Detection methods of nitrate in water: A review. Sens Actuators A Phys. 280, 210-221 (2018).
  3. Arenas Amado, A., Schilling, K. E., Jones, C. S., Thomas, N., Weber, L. J. Estimation of tile drainage contribution to streamflow and nutrient loads at the watershed scale based on continuously monitored data. Environ Monit Assess. 189 (9), 426(2017).
  4. Christianson, L., et al. Performance evaluation of four field-scale agricultural drainage denitrification bioreactors in Iowa. Trans ASABE. 55 (6), 2163-2174 (2012).
  5. Jaynes, D. B., Isenhart, T. M. Reconnecting tile drainage to riparian buffer hydrology for enhanced nitrate removal. J Environ Qual. 43 (2), 631-638 (2014).
  6. National Agricultural Statistics Service (NASS). 2022 census of agriculture. , United States Departmet of Agriculture, National Agricultural Statistics Service. Washington, DC. (2024).
  7. Dinnes, D. L., et al. Nitrogen management strategies to reduce nitrate leaching in tile-drained midwestern soils. Agronomy J. 94 (1), 153-171 (2002).
  8. United States Bureau of Reclamation (USBR). Water measurement manual. , 3rd [1997, rev. Reprint 2001], United States Department of the Interior, Bureau of Reclamation. (2001).
  9. Christianson, L. E., et al. Calibration of stainless steel-edged v-notch weir stop logs for water level control structures. App Eng Agric. 35 (5), 745-749 (2019).
  10. Chun, J. A., Cooke, R. A. Technical note: Calibrating agri drain water level control structures using generalized weir and orifice equations. App Eng Agric. 24 (5), 595-602 (2008).
  11. Katuwal, S., et al. Calibration of v-notch and compound weirs for subsurface drainage water level control structures. App Eng Agric. 40 (4), 453-463 (2024).
  12. Maxwell, B. M., Cooke, R. A., Christianson, R. D., Christianson, L. E. Stage-discharge relationships of drawdown plates for denitrifying woodchip bioreactors. App Eng Agric. 37 (6), 1023-1029 (2021).
  13. Partheeban, C. "Demonstrating the Effectiveness of Nitrate-nitrogen Removal of Denitrifying Bioreactors in South Dakota for Improved Drainage Water Management". Electronic Theses and Dissertations. 635, https://openprairie.sdstate.edu/etd/635 (2014).
  14. Shokrana, M. S. B., Ghane, E. An empirical v-notch weir equation and standard procedure to accurately estimate drainage discharge. App Eng Agric. 37 (6), 1097-1105 (2021).
  15. Utt, N., Jaynes, D., Albertsen, J. Demonstrate and evaluate saturated buffers at field scale to reduce nitrates and phosphorus from subsurface field drainage systems. Report No. CIG Final Report to NRCS and FSA. , 215 Agricultural Drainage Management Coalition Member Companies. (2015).
  16. Napierała, M. Application of simple crested weirs to control outflows from tiles drainage. Water. 15 (18), 3248(2023).
  17. El Hattab, M. H., Mijic, A., Vernon, D. Optimised triangular weir design for assessing the full-scale performance of green infrastructure. Water. 11 (4), 773(2019).
  18. Jaynes, D. B., Isenhart, T. M. Performance of saturated riparian buffers in Iowa, USA. J Environ Qual. 48 (2), 289-296 (2019).
  19. Moriasi, D. N., Gitau, M. W., Pai, N., Daggupati, P. Hydrologic and water quality models: Performance measures and evaluation criteria. Trans ASABE. 58 (6), 1763-1785 (2015).
  20. Johnson, G., et al. Effectiveness of saturated buffers on water pollutant reduction from agricultural drainage. J Nat Resour Agric Ecosyst. 1 (1), 49-62 (2023).
  21. Inline water level control structures. , Agri Drain Corporation. Available from: https://www.agridrain.com/shop/c85/manual-water-level-control-structures/p901/inline-water-level-control-structures/ (2024).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

تحديد معادلات السد V-notch لمراقبة التدفق في هيكل التحكم في الصرف
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.