science >> Wetenschap >  >> Fysica

Stroomsnelheden berekenen

Streamflow is de maat voor hoeveel water er op een bepaald moment in een stream stroomt. Het meten van de stroom is een gecompliceerd proces ondernomen door teams van waterwetenschappers over de hele wereld.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Om de stroomsnelheid te bepalen, nemen waterwetenschappers continue metingen van de hoogte van een stream en periodieke metingen van ontlading. De relatie tussen deze gegevens, die ze visualiseren met een grafiek en de best passende curve, staat voor de stroom.

Stream Stage Measurement

Waterwetenschappers meten de stream stage, wat hetzelfde is als stage height of gagehoogte, met behulp van het nulpunt (een ingestelde hoogte in de buurt van het streambed) en een stafmaat gemarkeerd in 1/100 de en 1/10 de voet intervallen om de hoogte van het wateroppervlak te meten. Door continue metingen te verrichten kunnen deskundigen toezicht houden op onderzoeks- en recreatiedoeleinden en beslissingen nemen over bouwen, dambediening en watertoewijzing. De US Geological Survey (USGS) begon voor het eerst deze manier te meten in 1889, wat betekent dat ze een grote hoeveelheid gecompileerde gegevens hebben om deze doelen te helpen.

Natuurlijk zijn veel van de USGS-gaginghulpmiddelen gecompliceerder dan een eenvoudige stafmaat. Een van de meest gebruikelijke methoden is afhankelijk van een goede stilstand. Met deze bron kan water uit de stroom de put bereiken waar een drijver of sensor het stadium meet (meestal om de 15 minuten) en die gegevens opslaan.

Uitlaatmeting

Naast het meten van het stroomstadium , Waterwetenschappers meten ook periodiek (meestal 6 tot 8 weken) de hoeveelheid water die door de stroom stroomt op een specifieke locatie, afvoer genaamd. Deze meting vereist dat ze het wateroppervlak in een dwarsdoorsnede van de stroom vermenigvuldigen met de gemiddelde snelheid van het water in diezelfde doorsnede.

Om dit te doen, gebruiken waterwetenschappers een kabel of waadstaaf om te onderzoeken een gedeelte van een stream en meet de diepte en breedte en bereken het gebied (diepte x breedte). Deze meting is vooral lastig in gebieden met snel stromend water of beekjes bedekt met ijs.

Vervolgens gebruiken ze een stroommeter die eruitziet als een staaf die aan een wiel is bevestigd, om te meten hoe snel het water beweegt door registreren hoeveel omwentelingen het wiel in de loop van de tijd maakt wanneer het in de stroom wordt ondergedompeld. Voor zeer diep water gebruiken waterwetenschappers soms een akoestische dopplerstroommeter, die de geluidsfrequentie gebruikt om metingen uit te voeren.

Stroomstroommanboek berekenen

Met behulp van deze twee soorten informatie, stream stage en ontlading, water wetenschappers kunnen de relatie tussen fase en ontlading gebruiken om de stroomsnelheid in te schatten. Hiertoe plotten ze de hoogte van de stage en ontlasten de metingen in de loop van de tijd en construeren vervolgens een best passende curve voor de gegevenspunten. De vergelijking van die curve is de relatie tussen stream stage en ontlading, of streamflow. Waterwetenschappers moeten hun berekeningen voortdurend aanpassen, rekening houdend met de manier waarop het streamkanaal zelf verandert als gevolg van erosie, depositie, plantengroei, puin en ijs.

De USGS neemt metingen en verzendt die gegevens via de satelliet dan streamt de informatie voor het publiek op zijn website. Dankzij deze technologie kunt u de gagehoogte, ontlading en streamflow voor elke site in de VS in realtime bekijken.