ما هي حاسبة تصريف الهدّار المستطيل؟
الهدّار المستطيل هو فتحة بشكل مستطيل تُقطع في جدار يعترض قناة مائية مفتوحة، ويُستخدم لقياس تدفّق المياه أو التحكّم فيه. وبقياس الارتفاع وحده (أي ارتفاع سطح الماء فوق عتبة الهدّار) يمكنك تحديد التصريف بدقّة جيّدة. تطبّق هذه الحاسبة معادلة الهدّار الكلاسيكية لتحويل الارتفاع وعرض العتبة ومعامل التصريف إلى معدّل تدفّق. وهي أداة هيدروليكية عامّة تصلح في كل مكان ولا ترتبط بأي بلد بعينه.
كيفية الاستخدام
أدخل معامل التصريف (Cd) الذي يبلغ عادةً نحو 0.60–0.62 للهدّار ذي العتبة الحادّة؛ ثم عرض العتبة L بالأمتار؛ والارتفاع H فوق العتبة بالأمتار؛ وتسارع الجاذبية g (وقيمته الافتراضية 9.81 م/ث²). تُعيد الحاسبة قيمة التصريف بوحدتي المتر المكعّب في الثانية واللتر في الثانية معًا.
شرح المعادلة
المعادلة الحاكمة هي $$Q = \frac{2}{3} \, \text{C}_d \cdot \text{L} \cdot \sqrt{2 \, \text{g}} \cdot \text{H}^{1.5}$$ ينشأ المُعامل 2/3 من تكامل توزيع السرعة على عمق التدفّق بافتراض توزيع مثلّثي للسرعة. أمّا الحدّ \(\sqrt{2g}\) فيأتي من نظرية توريتشيلّي التي تربط بين الارتفاع المسؤول عن السرعة وسرعة التصريف. ويتناسب التصريف مع القوّة 3/2 للارتفاع، ولهذا فإنّ الزيادات الصغيرة في منسوب المياه تُحدث زيادات كبيرة في التدفّق.
مثال محلول
عند Cd = 0.62 وL = 1.0 م وH = 0.3 م وg = 9.81 م/ث²: يكون \(\sqrt{2 \cdot 9.81} = 4.429\)، و\(H^{1.5} = 0.1643\)، ومن ثَمّ $$Q = 0.6667 \times 0.62 \times 1.0 \times 4.429 \times 0.1643 \approx 0.3008 \ \text{م}^3/\text{ث}$$ أي نحو 300.8 لتر/ث.
الأسئلة الشائعة
ما قيمة Cd التي يجب أن أستخدمها؟ بالنسبة للهدّار المستطيل ذي العتبة الحادّة والمهوّى بالكامل، تتراوح قيمة Cd عادةً بين 0.60 و0.62. أمّا الهدّارات ذات العتبة العريضة فلها معاملات فعّالة أقل.
هل تأخذ الحاسبة في الحسبان الانكماشات الجانبية؟ لا، فهي تستخدم الصيغة الكاملة (دون انكماش) بعرض كامل. وفي حالة الهدّار ذي الانكماش، خفّض الطول الفعّال L بمقدار نحو 0.1H عن كل انكماش.
ما الوحدات المستخدمة؟ الأمتار للطول والارتفاع، وم/ث² للجاذبية، فيكون التصريف الناتج بوحدة م³/ث (واللتر في الثانية).
