ما هي حاسبة تصريف الهدّار المثلثي (V-Notch)؟
الهدّار المثلثي (V-notch) عبارة عن صفيحة رقيقة ذات فتحة على شكل حرف V توضع عرضيًا في قناة مفتوحة لقياس التدفق. فبقراءة ارتفاع سطح الماء فوق رأس الفتحة المثلثية، يمكنك تحديد معدل التصريف. تعتمد هذه الحاسبة على معادلة الهدّار المثلثي القياسية لتحويل الارتفاع وزاوية الفتحة ومعامل التصريف إلى معدل تدفق بوحدات م³/ث، ولتر/ث، وم³/ساعة. وهي أداة هيدروليكية عامة لا ترتبط بأي بلد أو لائحة تنظيمية بعينها.
كيفية الاستخدام
أدخل الارتفاع \(H\) (الارتفاع الرأسي لسطح الماء فوق رأس الفتحة) بالمتر، وزاوية الفتحة المحصورة \(\theta\) بالدرجات (وأكثرها شيوعًا 90°)، ومعامل التصريف \(C_d\) (عادة بين 0.58 و0.62 للفتحة ذات الحافة الحادة)، وتسارع الجاذبية الأرضية \(g\) (9.81 م/ث²). وتعرض لك الحاسبة معدل التصريف بثلاث وحدات مختلفة.
شرح المعادلة
المعادلة الحاكمة هي:
$$Q = \frac{8}{15} \, \text{C}_d \, \tan\!\left(\frac{\theta}{2}\right) \sqrt{2 \, \text{g}} \; \text{H}^{\,2.5}$$يعكس الحدّ \(\tan(\theta/2)\) اتساع المقطع المثلثي تدريجيًا، بينما يبيّن الأس \(H^{2.5}\) أن كلًا من عمق التدفق والعرض المتزايد يسهمان في معدل التصريف. أما الثابت \(8/15\) فينتج عن تكامل السرعة على مساحة المقطع المثلثي بافتراض توزيع مثالي للسرعة.
مثال محلول
لفتحة بزاوية 90° مع \(H = 0.3\) م، و\(C_d = 0.6\)، و\(g = 9.81\): نجد أن \(\tan(45°) = 1\)، و\(\sqrt{2 \cdot 9.81} = 4.429\)، و\(0.3^{2.5} = 0.04930\). ومن ثمّ:
$$Q = 0.5333 \cdot 0.6 \cdot 1 \cdot 4.429 \cdot 0.04930 \approx 0.06987 \; \text{م}^3/\text{ث}$$أي نحو 69.9 لتر/ث.
الأسئلة الشائعة
لماذا نختار الهدّار المثلثي بدلًا من الهدّار المستطيل؟ يتميّز الهدّار المثلثي بدقة أعلى عند معدلات التدفق المنخفضة، لأن شكله الضيق يُبقي قراءات الارتفاع حساسة حتى عندما يكون التصريف ضئيلًا.
أي قيمة لمعامل التصريف \(C_d\) ينبغي أن أستخدم؟ بالنسبة لفتحة 90° ذات حافة حادة ومتقلصة بالكامل، تتراوح القيمة المعتادة بين 0.58 و0.60؛ ويُفضّل الرجوع إلى بيانات المعايرة الخاصة بالهدّار الذي تستخدمه.
هل يشمل الارتفاع سرعة الاقتراب في القناة؟ تفترض المعادلة الأساسية أن سرعة الاقتراب مهملة؛ أما عند السرعات العالية فقد يلزم تطبيق تصحيح لرأس الطاقة.
