Parametrización de ecuaciones de vertedero de muesca en V para el monitoreo de flujo en una estructura de control de drenaje

Resumen

Este protocolo describe los métodos para obtener los coeficientes de la ecuación de flujo del vertedero para un vertedero de muesca en V dentro de una estructura de control de drenaje utilizando (1) un procedimiento de calibración de laboratorio y (2) una herramienta en línea, la "Calculadora de Coeficientes de la Ecuación de Flujo del Vertedero", desarrollada por los autores. Estos métodos se aplican a los flujos contenidos dentro de los flujos de muesca en V y rebase.

Resumen

La estimación precisa de la descarga de drenaje (caudal o volumen de agua por unidad de tiempo) es esencial para calcular las cargas de nutrientes entregadas a las aguas superficiales y evaluar el rendimiento de las prácticas de conservación en el borde del campo. La determinación de los caudales de drenaje requiere monitorear la cabeza en una estructura de control de drenaje y aplicar una ecuación adecuada para el vertedero instalado en la estructura. Estudios previos que desarrollaron ecuaciones calibradas para vertederos en estructuras de control han producido diferentes ecuaciones (es decir, diferentes coeficientes de ecuaciones de flujo de vertedero) para el mismo tipo de vertedero y tamaño de estructura de control. Este estudio describe los procedimientos para establecer mediciones experimentales de caudal de agua y carga dentro de una estructura de control de drenaje y desarrollar una ecuación de vertedero para los flujos contenidos dentro de un vertedero de muesca en V. Además, se describe el procedimiento para obtener una ecuación de vertedero para los flujos de desbordamiento, cuando el nivel del agua excede la parte superior del vertedero de muesca en V. Este proceso implica el uso de la ecuación del vertedero desarrollada en el laboratorio para un vertedero de muesca en V y una herramienta en línea, la "Calculadora de Coeficientes de la Ecuación de Flujo del Vertedero", desarrollada por los autores. La herramienta en línea también puede generar coeficientes de ecuación de flujo de vertedero para flujos contenidos en V y de rebase en varios tamaños de estructuras de control de agua de Agri Drain, incluso cuando los usuarios carecen de un caudal específico del sitio frente a relación con el jefe.

Introducción

Al evaluar el rendimiento de las prácticas de conservación en el borde del campo que reducen la pérdida de nutrientes del agua de drenaje subsuperficial (tampones saturados, biorreactores y gestión del agua de drenaje), es importante determinar con precisión la descarga de drenaje y las concentraciones de nutrientes. Los métodos estándar están fácilmente disponibles para determinar con precisión las concentraciones de nutrientes (por ejemplo, nitrato), como los métodos de laboratorio a partir de muestras de agua¹ o los sensores para el monitoreo continuo de nutrientes ^2,3. Por otro lado....

Protocolo

Los detalles de los consumibles y equipos utilizados en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Obtención de coeficientes de la ecuación de flujo del vertedero para los flujos contenidos dentro de la muesca en V mediante calibración de laboratorio en una estructura de control de drenaje

1. Configuración de la estructura de control de drenaje para un experimento de calibración
   1. Conecte la sección de entrada de la estructura de control al conjunto de la bomba (que consta de una bomba, un medidor de flujo y las tuberías, accesorios y válvulas n....

Resultados

La calibración de un vertedero de acero inoxidable con muesca en V de 45° se realizó en estructuras de control Agri Drain de 15 cm (6 pulgadas), 20 cm (8 pulgadas) y 30 cm (12 pulgadas) para flujos contenidos dentro de la muesca^{en V 11}. Los valores medidos de caudales y cargas y las ecuaciones del vertedero obtenidos ajustando una función de potencia (ecuación 1) a los datos medidos para los caudales contenidos dentro de la muesca en V, como se describe en el protocolo, se present.......

Discusión

El protocolo (paso 1) describe un método para desarrollar una ecuación de calibración para un vertedero de muesca en V de 45° en una estructura de control de drenaje Agri Drain. Sin embargo, el método se puede adaptar para desarrollar ecuaciones de calibración para diferentes tipos de vertederos, como un vertedero rectangular, un vertedero trapezoidal o un vertedero de muesca en V con varios ángulos en cualquier estructura de control de drenaje. Durante el procedimiento de calibración, e.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Caudalímetro	Banjo Corp	MFM300	Caudalímetro electromagnético, precisión dentro de ± 2-3% para caudales entre 0,88 y 42,3 L.s-1 (14 a 670 gpm), y rango de temperatura de funcionamiento de -12 a 54 grados; C
Tubería y accesorios	N/A	N/A	La longitud de la tubería y los accesorios deben ser necesarios, pero cumplir con los requisitos mínimos de tubería recta para aguas arriba y aguas abajo del medidor de flujo de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
Bomba	US Motors	15706017-100	Modelo 15411 60 HP 3 Fase VFD accionado
Registros de parada	Agri Drain	700320 (registro de parada de 5 pulgadas), 700321 (registro de parada de 7 pulgadas), 700333 (registro de parada inferior de 7 pulgadas con junta inferior)	Tres tipos de registros de PVC de alturas Registro de parada inferior de 5 pulgadas, 7 pulgadas y 7 pulgadas con junta inferior
Cinta métrica	Stanley PowerLock	33-158	Cinta métrica de 5 m/16'
Vertedero de muesca en V	Agri Drain	701132	Acero inoxidable 45° (3 mm de espesor, profundidad de la muesca en V de 17.145 cm) vertedero con muescas con soporte de PVC (13 mm de espesor)
Estructura de control de drenaje del nivel de agua	Agri Drain	3CINLINE06X08PVC	Una estructura de control de nivel de agua en línea de 3 cámaras con un tamaño nominal de 20,32 cm (8 pulgadas) y vertedero con muesca en V presente en la primera puerta (Registros de parada incluidos en la compra)