Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.

Article de méthode

Paramétrage des équations de déversoir à encoche en V pour la surveillance du débit dans un ouvrage de régulation de drainage

1.7K vues

⸱

DOI :

10.3791/67971

⸱

25 avril 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit les méthodes d’obtention des coefficients d’équation d’écoulement de déversoir pour un déversoir à encoche en V à l’intérieur d’un ouvrage de contrôle de drainage à l’aide (1) d’une procédure d’étalonnage en laboratoire et (2) d’un outil en ligne, le « Weir Flow Equation Coefficients Calculator », mis au point par les auteurs. Ces méthodes s’appliquent aux écoulements contenus dans l’encoche en V et aux écoulements de débordement.

Résumé

Une estimation précise du débit de drainage (débit ou volume d’eau par unité de temps) est essentielle pour calculer les charges de nutriments déversées dans les eaux de surface et évaluer le rendement des pratiques de conservation en bordure de champ. Pour déterminer les débits de drainage, il faut surveiller la tête d’un ouvrage de contrôle du drainage et appliquer une équation appropriée pour le déversoir installé dans la structure. Des études antérieures qui ont permis d’élaborer des équations calibrées pour les déversoirs dans les structures de régulation ont produit des équations différentes (c.-à-d. des coefficients d’équation d’écoulement de déversoirs différents) pour le même type de déversoir et la même taille de structure de contrôle. Cette étude décrit les procédures à suivre pour mettre en place des mesures expérimentales du débit d’eau et de la hauteur de chute dans un ouvrage de contrôle du drainage et pour élaborer une équation de déversoir pour les débits contenus dans un déversoir à encoche en V. De plus, la procédure d’obtention d’une équation de déversoir pour les débits de débordement - lorsque le niveau d’eau dépasse le sommet du déversoir à encoche en V - est décrite. Ce processus implique l’utilisation de l’équation du déversoir développée en laboratoire pour un déversoir à encoche en V et d’un outil en ligne, le « Weir Flow Equation Coefficients Calculator », mis au point par les auteurs. L’outil en ligne peut également générer des coefficients d’équation d’écoulement de déversoir pour les débits contenus dans l’encoche en V et les débits excédentaires à travers différentes tailles de structures de contrôle de l’eau Agri Drain, même lorsque les utilisateurs n’ont pas de débit spécifique au site vs. relation de tête.

Introduction

Pour évaluer le rendement des pratiques de conservation en bordure de champ qui réduisent les pertes d’éléments nutritifs provenant de l’eau de drainage souterraine (zones tampons saturées, bioréacteurs et gestion de l’eau de drainage), il est important de déterminer avec précision le débit de drainage et les concentrations d’éléments nutritifs. Il existe des méthodes normalisées pour déterminer avec précision les concentrations d’éléments nutritifs (p. ex., nitrate), comme les méthodes de laboratoire à partir d’échantillons d’eau1 ou les capteurs pour la surveillance continue des éléments nutritifs 2,3

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Protocole

Les détails des consommables et de l’équipement utilisés dans cette étude sont énumérés dans la table des matériaux.

1. Obtention des coefficients de l’équation d’écoulement du déversoir pour les écoulements contenus dans l’encoche en V par étalonnage en laboratoire dans un ouvrage de contrôle de drainage

  1. Mise en place de l’ouvrage de régulation du drainage pour une expérience d’étalonnage
    1. Raccordez la section d’entrée de la structure de commande à l’ensemble de pompe (composé d’une pompe, d’un débitmètre et des tuyaux, raccords et vannes nécessaires) ....

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Résultats

L’étalonnage d’un déversoir en V à 45° en acier inoxydable a été effectué dans des structures de contrôle Agri Drain de 15 cm (6 po), 20 cm (8 po) et 30 cm (12 po) pour les débits contenus dans l’encocheen V 11. Les valeurs mesurées des débits et des hauteurs de chute ainsi que les équations de déversoir obtenues en ajustant une fonction de puissance (équation 1) aux données mesurées pour les écoulements contenus dans l’encoche en V, comme décrit dans le protocole, sont présentées.......

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Discussion

Le protocole (étape 1) décrit une méthode d’élaboration d’une équation d’étalonnage pour un déversoir à encoche en V de 45° dans un ouvrage de contrôle de drainage Agri Drain. Cependant, la méthode peut être adaptée pour développer des équations d’étalonnage pour différents types de déversoirs, tels qu’un déversoir rectangulaire, un déversoir trapézoïdal ou un déversoir à encoche en V avec différents angles dans n’importe quelle structure de contrôle de drainage. Au cours de la procédure.......

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Déclarations de divulgation

Toutes les opinions exprimées dans ce document sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement les politiques et les points de vue de l’USDA, du DOE ou de l’ORAU/ORISE. Toute utilisation des noms commerciaux, d’entreprise ou de produits mentionnés dans cet article n’est qu’à des fins descriptives et n’implique pas de recommandations ou d’approbation par le ministère américain de l’Agriculture. L’USDA est un fournisseur et un employeur qui souscrit au principe de l’égalité des chances.

Remerciements

Les auteurs remercient Shane Svoboda pour l’aide qu’il a apportée à la prise des photographies utilisées dans cet article. Ce travail a été soutenu en partie par une nomination au programme de participation à la recherche de l’Agricultural Research Service (ARS) administré par l’Oak Ridge Institute for Science and Education (ORISE) dans le cadre d’une entente interorganismes entre le département de l’Énergie des États-Unis (DOE) et le département de l’Agriculture des États-Unis (USDA). ORISE est géré par ORAU sous le numéro de contrat DOE DE-SC0014664. Cette recherche a été réalisée dans le cadre d’une contribution du réseau de recher....

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
DébitmètreBanjo CorpMFM300Débitmètre électromagnétique, précision de ± ; 2-3 % pour des débits compris entre 0,88 et 42,3 L.s-1 (14 à 670 gpm), et plage de température de fonctionnement de -12 à 54 ° ; C
Tuyaux et raccordsS.O.S.O. La longueur du tuyau et les raccords doivent être aussi longs que nécessaires, mais doivent satisfaire aux exigences minimales en amont et en aval du débitmètre, conformément aux recommandations du fabricant.
PompeUS Motors15706017-100Modèle 15411 60 HP 3 Phase VFD entraînée  ;
BatardeauxAgri Drain700320 (poutrelle de 5 po), 700321 (poutrelle de 7 po), 700333 (poutrelle de 7 po avec joint inférieur)Trois types de batardeaux en PVC de hauteurs de 5 po, 7 po et 7 po avec joint inférieur
Ruban à mesurerStanley PowerLock33-1585m/16' Ruban à mesurer
déversoir à encoche en VAgri Drain701132Acier inoxydable 45° ; (3 mm d’épaisseur, profondeur de l’encoche en V de 17,145 cm) Déversoir cranté avec support en PVC (13 mm d’épaisseur)
Structure de contrôle du drainage du niveau d’eauAgri Drain3CINLINE06X08PVCUne structure de contrôle du niveau d’eau en ligne à 3 chambres d’une taille nominale de 20,32 cm (8 pouces) et déversoir à encoche en V présent dans la première porte (batardeaux inclus dans l’achat)

Références

  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....

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Réimpressions et autorisations

Explorer plus d’articles

Équation de débit d'un déversoirsurveillance du débitécoulement par débordementcoefficients de l'équation du déversoirstructure de contrôle de l'eaudébitmètremesure de la chargedébit de drainage