1. Meranie prietoku vo vodnom toku

1.3. Meranie bodových rýchlostí

Bodová rýchlosť je definovaná ako rýchlosť prúdenia vody v bode vodného toku. Nie je konštantná, ale nadobúda v každom okamihu inú hodnotu označovanú ako okamžitá bodová rýchlosť. Spriemerovanú hodnotu okamžitých bodových rýchlosti nazývame stredná bodová rýchlosť. Jej hodnotu dosiahneme meraním v bode za určitý čas, nutný na odstránenie vplyvu pulzácií (Igaz et al., 2017).

Bodové rýchlosti môžeme merať rýchlostnými sondami, hydrometrickým krídlom, pomocou ADV alebo ADCP metódy alebo inými prístrojmi.

Rýchlostné sondy
Keďže sú veľmi presné, používajú sa na laboratórne účely. Využívajú zmenu kinetickej energie na tlakovú. Patria sem Pitotova a Prandtlova trubica, guľová, valcová alebo iná sonda. Správna poloha ich nasmerovania ovplyvňuje presnosť merania (Kureková, 2012).

Hydrometrické krídlo
Prvé hydrometrické krídlo (obr. 1), všeobecne nazývané aj hydrometrická vrtuľa, navrhol v roku 1787 R. Woltmann. K vývoju približne o 100 rokov neskôr prispel aj A. Ott, ktorý založil firmu fungujúcu dodnes. Aj napriek nepretržitému rozvoju systémov a iných princípov merania, je hydrometrické krídlo stále najpoužívanejším prístrojom merania rýchlosti vody v hydrológii (Česká kalibrační stanice vodoměrných vrtulí, 2018).

Obr. 1 Hydrometrické krídlo (http://www.hydrometrics.cz/main-navigation/ott-produkty/prutok-173/ott-c31-486/)

Hydrometrické krídlo sa skladá z dvoch až štyroch lopatiek, ktoré majú tvar lodnej skrutky. Ich tvar je navrhnutý tak, aby bola citlivosť prístroja čo najväčšia, aby sa krídlo roztočilo už pri minimálnej rýchlosti. Otáčky rotora sú prevádzané na počítadlo cez prevod. Vyrába sa v rôznych vyhotoveniach. Môže byť zavesené na lanku alebo upevnené na pevnej tyči. Rýchlosť prúdiacej kvapaliny meria iba v jednom bode v danom čase. Preto, ak chceme určiť hodnotu prietoku toku, musíme vytvoriť rýchlostný profil (Kureková, 2012).

Acoustic Doppler Velocimetry (ADV)
Táto metóda je založená na princípe ultrazvukového odrazu – Dopplerov efekt. Pri tejto metóde sa namiesto vrtuľky používa 2D alebo 3D sonda (obr. 2). Sonda sa skladá z vysielača, prijímačov a prípadne aj teplotného senzora. Keďže sa merací bod nachádza niekoľko centimetrov od vysielača, je možné merať prirodzené prúdenie bez rušivého vplyvu prístroja. Všetky údaje sa ukladajú v riadiacej jednotke, ktorá je káblom spojená so sondou (Schügerl, 2016).

Obr. 2 Meranie pomocou ADV (Danáčová et al., 2018)

V porovnaní s hydrometrickým krídlom, metóda ADV dokáže zachytiť ešte menšie rýchlosti a reagovať v úsekoch, kde krídlo nestačí. Dosahuje korektné výsledky aj v plytkých pomaly tečúcich vodách (Šebová, 2010).

Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)

Pracuje na podobnom princípe ako ADV, taktiež využíva Dopplerov efekt. Súprava prístroja sa skladá zo sondy, plaváka, komunikačného modemu a počítača. Meranie prebieha ťahaním plaváka po hladine, pričom sonda sníma meraný profil. Údaje sú automaticky odosielané a spracované. V závislosti od konkrétneho prístroja je meranie možné len od hĺbky približne 20 cm, teda pri väčších tokoch (Danáčová, 2012).