Memantau Arus Air Dimana Saja dan Kapan Saja Dengan Water Level Data Logger

Salah satu tantangan yang dihadapi organisasi irigasi dan pertanian individu adalah pemantauan dan perekaman data penggunaan air irigasi yang akurat dalam aplikasi saluran terbuka. Dengan menggunakan data logger ketinggian air HOBO MX2001 Bluetooth (BLE) untuk mencatat kedalaman air, kami kemudian dapat menggunakan data kedalaman tersebut untuk menghitung laju aliran dan penggunaan air dalam berbagai aplikasi saluran terbuka.

 

Mengukur aliran air secara akurat di saluran atau parit irigasi kecil selalu menjadi tantangan. Akibatnya, banyak departemen air negara bagian dan kantor insinyur sekarang memerlukan pemasangan alat pengukur untuk merekam log digital penggunaan air. Selain itu, organisasi pengiriman air, seperti perusahaan saluran, semakin menyerukan perekaman data penggunaan air secara real-time (atau hampir real-time).

 

 

Mereka kemudian merujuk pada catatan ini saat membuat keputusan tentang pengiriman hak air, dan terkadang keputusan yang berkaitan dengan konservasi air untuk potensi musim kemarau yang akan datang.

 

 

Untuk mengukur aliran di parit terbuka secara akurat sering kali membutuhkan alat pengukur utama yang disebut flume. Meskipun ada banyak jenis cerobong asap, yang paling umum digunakan dalam pemantauan irigasi adalah: Parshall flume, Cutthroat flume, dan Ramp flume, yang juga disebut bendung jambul lebar.

 

 

Flume bekerja dengan memaksa aliran air ke dalam hubungan tertentu antara permukaan air hulu dan hilir, sehingga menciptakan kecepatan yang diketahui untuk digunakan dalam penghitungan laju aliran berdasarkan luas (yaitu, ukuran) flume. Menggunakan flume memungkinkan irigator mengukur laju aliran hanya dengan mengukur kedalaman air di lokasi tertentu di dalam flume.

 

 

Bendung, yang merupakan alat pengukur umum lainnya, umumnya membutuhkan lebih banyak freeboard hulu (kedalaman kanal) dan seringkali tidak dapat digunakan se-efektif flume. Bendung membendung atau membendung air di belakang bangunan bendung dan kemudian, berdasarkan takik di muka bendung, memungkinkan air untuk keluar dari bangunan dalam kondisi mengalir bebas. Menggunakan rumus untuk jenis dan ukuran bendung tertentu, pengguna air dapat mengukur laju aliran berdasarkan kedalaman air di bagian hulu bendung.

 

 

 

 

Nilai kedalaman yang digunakan mengacu pada dasar pelat bendung, tetapi kedalaman diukur di hulu pelat bendung di genangan air yang dibuat oleh pelat tersebut.

 

 

Situs lain, tanpa flume atau weir, mungkin memiliki kurva peringkat yang dibuat untuk saluran pada titik pengukuran. Ini melibatkan pengambilan pembacaan kecepatan air manual menggunakan probe kecepatan air genggam, seperti batang rendam atas, dengan pengukur arus gaya AA atau Pygmy. Ini adalah perangkat populer yang digunakan oleh Survei Geologi A.S. untuk mengukur laju aliran. Dengan mengukur kecepatan air di saluran, pada berbagai kedalaman, dimungkinkan untuk menggunakan persamaan untuk menghitung laju aliran pada kedalaman yang berbeda tersebut.

 

 

Ini bukan cara yang ideal untuk mengukur laju aliran jangka panjang, karena keakuratan dapat dikompromikan karena faktor-faktor seperti pertumbuhan tanaman di saluran atau perubahan fisik lainnya yang terjadi di hulu atau hilir. Faktor-faktor tersebut akan mengubah kondisi kecepatan air. Umumnya, opsi ini digunakan jika hanya hanya perkiraan yang diperlukan, atau saat pengguna air ingin membuat beberapa pembacaan kecepatan sepanjang musim dan selama bertahun-tahun untuk menyesuaikan persamaan aliran agar lebih sesuai dengan perubahan kondisi kecepatan saluran.

 

 

 

 

 

Tujuan dari proyek berikut ini adalah untuk menguji kelayakan penggunaan data logger HOBO® MX2001 untuk memberikan catatan digital ketinggian air sepanjang musim air, dan kemudian menggunakan data tersebut untuk menghitung penggunaan aliran air. Banyak organisasi tertarik mengumpulkan data ini untuk tujuan konservasi air, catatan penggunaan air, dan masalah hak atas air.

 

 

Untuk memulai, tiga Data Logger ketinggian air HOBO MX2001 Bluetooth digunakan di tiga lokasi saluran terbuka yang berbeda. MX2001 mencatat kedalaman air di sumur, dan kedalaman air kemudian dikalibrasi untuk menunjukkan kedalaman air di flume.

 

 

Situs 1 – Beton Parshall Flume dengan ketinggian 10 kaki

 

 

 

 

Situs 1 memiliki sumur pipa baja bergelombang, seperti yang terlihat di foto. HOBO MX2001 dipasang di dalam sumur pipa untuk mengukur kedalaman air yang mewakili kedalaman flume.

 

 

Parshall flume 10 kaki memiliki rumus aliran berikut.

 

 

CFS flow rate = 39.38 * Headft^1.6

 

 

Situs 2 – Bendung Persegi Panjang lebar 12 kaki
tidak dikontrak (ditekan)

 

 

Situs 2 memiliki sumur pipa baja bergelombang yang terletak di sisi saluran di seberang titik pengukuran di belakang bendung. HOBO MX2001 dipasang di dalam sumur pipa.

 

 

Bendung persegi panjang tekan 12 kaki memiliki rumus aliran berikut:

 

 

CFS flow rate = 3.33 * 12 * Headft^1.5

 

 

Bendung menciptakan kolam di hulu dan kemudian memungkinkan air mengalir bebas di atas bendung untuk menciptakan kondisi yang diperlukan untuk mengukur aliran di atas bendung. Sangat penting untuk mendapatkan cukup drop setelah bendung untuk memungkinkan kondisi aliran bebas.

 

 

Situs 3 – Kotak Beton Terukur – Kurva Aliran

 

 

Situs 3 seperti gorong-gorong kotak tanpa atap. Ada dua bagian kotak. Masing-masing lebarnya enam kaki di bagian dalam, dengan bagian bawah rata di sepanjang panjangnya.

 

 

Rumus kurva peringkat diselesaikan untuk memungkinkan pengguna air memperkirakan laju aliran berdasarkan kedalaman air. Kurva peringkat aliran hanya seakurat pengukuran manual yang dilakukan. Jumlah pengukuran manual yang lebih besar yang dilakukan pada kedalaman air yang berbeda dapat sangat meningkatkan keakuratan rumus.

 

 

Program pemasangan kurva gratis yang tersedia di internet memungkinkan pengguna memasukkan bacaan manual ke dalam tabel, dari mana perangkat lunak membuat polinomial untuk mewakili kurva aliran dalam bentuk matematika.

 

 

Rumus yang diberikan adalah:

Instalasi Data Logger Ketinggian Air HOBO Bluetooth

 

 

Untuk mengukur air di sumur pipa, HOBO MX2001 dipasang dengan memasang logger ke sekrup lubang mata yang dipasang di bagian bawah rak kayu di setiap sumur pipa.

 

 

Menggunakan teknologi Bluetooth Low Energy (BLE), MX2001 berkomunikasi ke perangkat seluler (ponsel pintar atau tablet) melalui aplikasi HOBOmobile® gratis, yang tersedia untuk produk Apple atau Android. Komunikasi Bluetooth terbukti sangat nyaman, karena seseorang hanya perlu berada dalam jarak belasan kaki atau lebih dari sumur penyimpan data untuk mengumpulkan data secara nirkabel, tanpa harus membuka sumur. Ini juga memungkinkan untuk memeriksa ketinggian air real-time yang akurat untuk dibandingkan dengan pengukur staf visual di kanal.

 

 

Penyiapan Situs & Pengumpulan Data

 

 

Setelah HOBO MX2001 digunakan, aplikasi HOBOmobile digunakan untuk mengatur setiap situs dan mengkalibrasi pembacaan ketinggian air dengan offset agar sesuai dengan pembacaan visual ketinggian air di kanal, flume, atau bendung. Pengimbangan membuatnya sehingga ketinggian air yang dicatat adalah ketinggian air aktual yang diperlukan untuk menghitung laju aliran.

Karena hampir tidak mungkin untuk menyetel sensor di lokasi nol yang tepat di kolom air, ini adalah fitur yang sangat penting. Ketika ponsel pintar atau tablet Anda berada di dekat salah satu penebang, logger secara otomatis muncul di aplikasi, seperti yang ditunjukkan di sebelah kiri. Anda dapat melihat bahwa logger telah dikonfigurasi dan logger. Pembacaan level air dan status baterai baru-baru ini juga ditampilkan.

 

 

Mudah untuk terhubung ke situs; cukup ketuk nama file stasiun (nama yang diberikan saat menyiapkan situs untuk pertama kalinya).

 

 

 

Setelah terhubung, Anda akan melihat layar seperti yang ada di bawah. Untuk mengkonfigurasi logger, cukup ketuk Configure dan Anda akan melihat layar yang memungkinkan Anda memberi nama situs, merekam lokasi GPS (jika diinginkan), dan mengkalibrasi level air dengan memasukkan kedalaman air yang sebenarnya ke dalam Reference Water Level . Di bawah Pengaturan Pencatatan, masukkan frekuensi interval pencatatan – yaitu, waktu antara catatan dalam file data (misalnya, per jam).

 

 

Mengumpulkan data itu sederhana. Setelah terhubung ke stasiun, ketuk item menu Pembacaan seperti yang ditampilkan di layar Terhubung. Setelah file data terhubung ke ponsel atau tablet, Anda akan melihat layar yang menampilkan grafik data.

 

 

 

 

Grafik menunjukkan fluktuasi permukaan air dan memungkinkan verifikasi cepat bahwa situs merekam dengan benar. Anda dapat dengan mudah mengekspor data dengan mengklik ikon Bagikan. Anda dapat mengirimkan data melalui email ke diri Anda sendiri, atau mengunggah ke drive cloud seperti Google Drive atau Dropbox. Anda dapat mengekspor data dalam format file yang kompatibel dengan Excel atau dalam file HOBO untuk dibuka di HOBOware di komputer Anda.

 

 

Di bawah ini adalah contoh file data yang kami buka di Excel dan kemudian menerapkan rumus aliran ke data ketinggian air dari HOBO MX2001. Kami dapat membuat spreadsheet yang menunjukkan ketinggian air di flume, bendung, atau bagian terukur dan kemudian menambahkan rumus untuk menghitung laju aliran di CFS.

 

 

Di bawah ini adalah contoh file data yang kami buka di Excel dan kemudian menerapkan rumus aliran ke data ketinggian air dari HOBO MX2001. Kami dapat membuat spreadsheet yang menunjukkan ketinggian air di flume, bendung, atau bagian terukur dan kemudian menambahkan rumus untuk menghitung laju aliran di CFS.

 

 

Ini adalah data ketinggian air dari situs yang merupakan bagian dari box culvert.

Kami menggunakan rumus polinomial yang dibuat dengan membuat pembacaan aliran manual pada kedalaman yang berbeda di saluran. Kemudian, dengan membaca ketinggian air setiap jam, kita dapat memiliki file data yang menunjukkan laju aliran per jam di lokasi tersebut.

 

 

Ini adalah proses yang sama untuk membuat file data untuk situs-situs dengan flume Parshall dan bendung. Dengan menggunakan ketinggian air dari pencatat HOBO MX2001 dan rumus matematika untuk alat pengukur utama tersebut, kami membuat file data yang menunjukkan laju aliran per jam untuk kanal tersebut. Dengan data ini, dimungkinkan juga untuk menghitung acre kaki yang digunakan dari waktu ke waktu – yang berguna untuk penagihan penggunaan air atau untuk mengatur penggunaan di antara pengguna air.