Nous avons développé un outil en ligne convivial qui peut être utilisé par les professionnels de la gestion des eaux de drainage pour estimer avec précision le volume de drainage dans toutes les conditions et tailles des structures de contrôle des eaux. Au fur et à mesure que de plus en plus de pratiques de conservation de la gestion des eaux de bordure de champ et de drainage sont conçues et mises en œuvre, nous tentons d’harmoniser ces données afin de faire des comparaisons et de suivre le rendement de ces pratiques. Notre protocole fournit un outil en ligne facile à utiliser qui devrait permettre à d’autres chercheurs de comprendre rapidement le régime d’écoulement et comment calculer le débit dans leur système.
Nos résultats amélioreront notre capacité à comprendre le rendement des systèmes qui nécessitent une surveillance de l’écoulement. Ces travaux permettront également d’améliorer le suivi de la perte de nutriments et d’eau de drainage. Nos résultats fournissent une méthode uniforme de surveillance des débits de drainage par les chercheurs et les agences.
Les efforts futurs comprendront différentes tailles et configurations de structures de contrôle pour assurer la précision de l’outil dans toutes les applications. Pour commencer, connectez la section d’entrée de la structure de contrôle à l’ensemble de pompe, qui se compose d’une pompe, d’un débitmètre et des tuyaux, raccords et vannes nécessaires. Raccordez ensuite la section de sortie de la structure de contrôle au tuyau de drainage.
Mesurez la largeur et la profondeur supérieures du déversoir à encoche en V à l’aide d’un ruban à mesurer, puis la distance entre les voies où les batardeaux et le déversoir à encoche en V s’insèrent dans la structure de contrôle du drainage. Insérez maintenant les poutrelles d’arrêt entre les pistes une par une. Empilez des poutrelles supplémentaires au-dessus des poutrelles existantes dans la structure de contrôle jusqu’à ce que la hauteur souhaitée soit atteinte, et placez la plaque de déversoir fermement au-dessus de la pochette supérieure.
Mesurez maintenant la hauteur intérieure de la structure de régulation et la distance entre le haut de la structure de régulation et le haut du déversoir à encoche en V à l’aide d’un ruban à mesurer. Calculez la hauteur de la crête de l’encoche en V à partir du bas de la structure de contrôle à l’aide de l’équation. Connectez ensuite fermement le tube du manomètre ou le puits de tranquillisation à la structure de commande.
Fixez un ruban à mesurer sur la paroi extérieure de la structure de contrôle à côté du manomètre, la valeur zéro correspondant à la base de l’intérieur de la structure de contrôle. Démarrez la pompe et laissez l’eau remplir la chambre d’entrée, en veillant à ce que l’eau s’écoule à travers le déversoir. Ajustez la vanne et l’ensemble de la pompe pour sélectionner un débit d’environ 15 à 25 gallons par minute, en surveillant l’affichage sur le débitmètre.
Laissez le débit se stabiliser pendant au moins trois minutes et augmentez le débit si la hauteur de refoulement est inférieure à deux pouces. Une fois que le débit est stable, enregistrez la lecture du débit sur le débitmètre. Prenez 8 à 10 relevés consécutifs en deux minutes et calculez le débit moyen.
Mesurez maintenant la hauteur de l’eau dans le puits de tranquillisation ou le tube du manomètre. Si le niveau de l’eau fluctue, notez les lectures haute et basse sur 30 secondes et déterminez la hauteur moyenne. Calculez ensuite la hauteur de chute à l’aide de l’équation.
Augmentez le débit d’environ 15 à 20 gallons par minute et attendez qu’il se stabilise pour obtenir le débit et la hauteur de chute correspondante. Augmentez le débit au moins cinq fois de plus jusqu’à ce que le niveau de l’eau atteigne près du haut de l’encoche en V. Saisissez les valeurs de la hauteur de chute et des débits correspondants dans une feuille de calcul Excel.
Pour tracer les débits mesurés dans l’en-tête, sélectionnez la plage de données, puis cliquez sur Insérer, puis sur Graphiques et Nuage de points. Pour ajuster la fonction de puissance, cliquez avec le bouton droit de la souris sur les points de données dans le graphique et sélectionnez Ajouter une ligne de tendance, suivi de Puissance, Afficher l’équation sur le graphique et Afficher la valeur R au carré sur le graphique. Cliquez sur le calculateur des coefficients de l’équation d’écoulement du déversoir sur la page Web.
Sélectionnez l’unité entre les unités métriques SI et US habituelles à l’aide des cases d’option. Dans la section Taille de la structure de contrôle, conservez la sélection par défaut de six pouces ou 15 centimètres lorsque l’utilisateur fournit ses propres coefficients d’équation de déversoir. Cliquez sur Oui en réponse à l’invite :Avez-vous votre propre équation d’étalonnage ?
Et entrez les valeurs des paramètres A et B, correspondant à l’équation des écoulements contenus dans l’encoche en V. Entrez les valeurs des spécifications du déversoir dans la section Entrée de l’outil. Récupérez les valeurs des coefficients pour les écoulements de débordement à partir du tableau des coefficients de l’équation du déversoir V-notch et le graphique du débit en fonction de la hauteur de chute à partir de la section Résultats de l’outil.
Ouvrez l’outil comme décrit précédemment, puis sélectionnez l’unité et la taille de la structure de contrôle à l’aide des cases d’option. Cliquez sur Non en réponse à la question Avez-vous votre propre équation d’étalonnage ? Entrez les valeurs des spécifications du déversoir.
Récupérez les valeurs des coefficients des écoulements avec le déversoir à encoche en V et les écoulements de débordement à partir de la table et le graphique du débit en fonction de la profondeur d’écoulement par rapport à la crête de l’encoche en V dans la section Résultats de l’outil. L’utilisation des coefficients de déversoir fournis par l’outil pour un déversoir en aval dans une structure de contrôle à plusieurs chambres peut entraîner des débits incorrects à des hauteurs élevées en raison de l’augmentation des vitesses d’écoulement. L’étalonnage d’un déversoir en V à 45 degrés en acier inoxydable dans des structures de contrôle Agri Drain de 15, 20 et 30 centimètres a démontré que les débits à l’intérieur de l’encoche en V pouvaient être estimés avec une grande précision à l’aide d’une équation de déversoir dédiée avec des moyennes fondamentales d’erreur carrée inférieure à 0,20 litre par seconde et un biais en pourcentage inférieur à un.
Les débits estimés pour les écoulements de débordement à l’aide des coefficients de l’équation du déversoir à partir de l’outil de calcul du coefficient d’écoulement du déversoir étaient similaires aux valeurs mesurées.
