גורמים רבים משפיעים על זרימת המים דרך נהר או צינור, ואחד החשובים שבהם הוא הרדיוס ההידראולי. זה תלוי בשטח החתך הכולל של המתחם ובמה שמכונה היקף רטוב, שבעצם אומר לך כמה מדפנות המתחם במגע עם מים.
חישוב ההיקף הרטוב לא תמיד קל, כי זה תלוי מאוד בצורת המאגר ובמפלס המים. אם אינך יכול למדוד ישירות את ההיקף הרטוב, תצטרך לאמוד אותו באמצעות צורה התואמת בערך לצורת המאגר.
מהו היקף רטוב?
היקף הרטוב של נהר או מיכל מים אחר הוא חלק מהיקף שטח החתך של המכולה. ליתר דיוק, זה החלק של אזור החתך במגע ישיר עם המים, אז זה משתרע לאורך מצע המים, ומעלה לצדדים עד לנקודה התואמת את פני השטח מים.
לגלות זאת שונה מעט מחישוב שטח החתך של המכולה, אם כי, למרות שישנם קווי דמיון מבחינת המידע הדרוש לך.
חישוב ההיקף הרטוב - כללי
כדי לחשב את ההיקף הרטוב, עליך לאמוד אותו או למדוד את אורכו של כל אחד מצדי הנהר או מיכל במגע עם המים. הנוסחה הכללית להיקף רטוב פ הוא:
P = \ sum_i l_i
איפה lאני הוא אורך הצד אני, והסכום עובר על כל הצדדים במגע עם המים. הנוסחה הזו די פשוטה לשימוש באופן עקרוני, אך בפועל למעשה למצוא את המידע הדרוש לכם לא קל. אם אתה נמצא למעשה במים ובמשטחים הנמצאים במגע איתם, הדרך הפשוטה ביותר למצוא את ההיקף הרטוב הוא למדוד פיזית את כל הצדדים הרלוונטיים ולהוסיף אותם יחד.
במקרים מסוימים, עם זאת - כמו למשל לנהר - הדבר מציג בעיות משלו, והערכת המערכת יכולה להיות דרך מעשית יותר לטיפול בבעיה.
מתקרב כטרפז
במקרים רבים ניתן לבחון את שטח החתך של מים בנהר כיוצר טרפז, כאשר הצד הקצר יותר הוא הבסיס לאורך אפיק הנהר. הנוסחה למציאת ההיקף הרטוב במקרה זה היא:
P = b + 2 \ Bigg (\ bigg (\ frac {(T - b)} {2} \ bigg) ^ 2 + h ^ 2 \ Bigg) ^ {1/2}
איפה ב הוא אורך הבסיס, ט הוא אורך החלק העליון (מבנק לבנק) ו ח הוא גובה המים. שוב, מציאת הערכים עבור אלה עשויה להיות לא קלה, אך תוכל להעריך אם קשה להשיג את המידע אחרת.
מקורב כמלבן
מלבן פשוט יותר לחישוב ההיקף הרטוב, אך לרוב זרמי המים הטבעיים יש גדות זויות ולכן יהיה טוב יותר לקרוב לטרפז. עם זאת, אם יש לך מאגר שניתן לקרוב לו כמלבן, המתמטיקה קלה בהרבה:
P = b + 2 שעות
איפה ב הוא הבסיס ו ח הוא גובה המים.
מתקרב כמעגל
אם אתה שוקל את זרימת המים דרך צינור, או דרך צורה אחרת שלדעתך ניתן לקרוב במדויק כ- חתך רוחב של חלק ממעגל, אתה יכול לחשב את ההיקף הרטוב באמצעות הנוסחה לאורכו של קשת מעגל.
אם אתה מחשב עבור צינור, סביר להניח שתדע את קוטר הצינור (ולכן את הרדיוס) לפי המפרט שלו, מה שהופך את התהליך לקל בהרבה. הנוסחה לאורך הקשת (עם הזווית הנמדדת ברדיאנים) היא:
P = θr
איפה θ היא הזווית במרכז המעגל המכוסה בקשת המכילה מים ו ר הוא הרדיוס. לדוגמא, אם המים מתמלאים חצי מהחתך המעגלי, זהו π רדיאנים, נותנים היקף רטוב של π_r_ = π_d_ / 2, איפה ד הוא קוטר הצינור.
במילים אחרות, כפי שהיית מצפה, ההיקף הרטוב במקרה זה הוא חצי מהיקף המעגל. בהתחשב בכך שיש 2π רדיאנים במעגל, לצינור מלא יהיה היקף רטוב של 2 π_r_ - היקף המעגל.