DOI – https://doi.org/10.46793/Vodoprivreda57.3-4.125L
Ključne reči – Otvoreni tokovi, Videometrija, Akciona kamera, SSIMS-Flow, Percentil.
REZIME
Unapređivanje metoda merenja protoka sve je zastupljenije u današnjim istraživanjima. Primena metoda videometrije za merenje protoka u otvorenim tokovima je moderniji vid merenja protoka koji ima veliki potencijal u praksi. Cilj ovog rada je unapređenje dosadašnjih istraživanja sprovedenih na Institutu za hidrotehniku i vodno ekološko inženjerstvo Građevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu na temu videometrijskih metoda merenja protoka u otvorenim tokovima, kao i analiza mogućnosti etaloniranja merne nesigurnosti. Osnovna ideja pristupa je definisanje brzine kretanja vidljivog dela toka vode – po pravilu slobodne površine.
Ova metoda koristi video kameru i računske algoritme za analizu snimaka toka vode. Proces merenja se zasniva na video snimanju toka vode. Računski program obradom i analizom video snimaka na kome su praćena kretanja plutajućih tragova određuje brzine njihovog kretanja, odnosno brzinu tečenja vode.
Eksperimenti su izvedeni na laboratorijskom kanalu pri različitim uglovima i udaljenostima kamere od površine vode, kao i različitim uglovima nizvodne ustave. Analiza video zapisa obavljena je pomoću softvera SSIMS-Flow koji koristi metode optičkog toka. Rezultati videometrijiskih merenja, odnosno osrednjene protokometrijske komponente površinske brzine duž odabranih profila su poređeni sa referentnim vrednostima brzine (m/s).
Izvršena je analiza optimalne aproksimacije srednje profilske brzine, na osnovu rangiranja izmerenih površinskih brzina duž odabranog profila, pri čemu je utvrđeno da 95. percentil daje najmanja odstupanja u odnosu na referentne vrednosti merenja. Analizirana su i odstupanja u zavisnosti od Frudovog broja (pokazatelj režima tečenja), dubine vode u kanalu i referentne (merodavne) brzine vode u kanalu.
Autori: Jovana LAKIČEVIĆ, Damjan IVETIĆ, Robert LJUBIČIĆ, Strahinja NIKOLIĆ, Ljiljana BRAJOVIĆ
LITERATURA
[1] Larrarte, F., Lepot, M., Clemens-Meyer, F.H., Bertrand-Krajewski, J.L., Ivetić, D., Prodanović, D. and Stegeman, B., (2021). Water level and discharge measurements. Metrology in Urban Drainage and Stormwater Management, p.35.
[2] Godley, A., (2002). Flow measurement in partially filled closed conduits. Flow Measurement and Instrumentation, 13(5-6), pp.197-201.
[3] Gore, J.A. and Banning, J., (2017). Discharge measurements and streamflow analysis. In Methods in Stream Ecology, Volume 1 (pp. 49-70). Academic Press.
[4] Ivetić, D., Brajović, Lj., Ljubičić, R., Milašinović, M. and Lakičević, J., (2025) Senzori kao deo digitalnih blizanaca kanalizacionih sistema: specifičnosti mernih metoda i mogućnosti primene pristupačnih rešenja. In LXIX Konferencija ETRAN, Čačak, Srbija
[5] Ljubičić, R., & Ivetić, D. (2023). Procena protoka u otvorenim vodotocima korišćenjem video zapisa. Građevinski kalendar, 55, 45–89. https://doi.org/10.5937/GK23055045L
[6] Ljubičić, R., Dal Sasso, S. F., & Zindović, B. (2024). SSIMS-Flow: Image velocimetry workbench for open-channel flow rate estimation. Environmental Modelling & Software, 173, 105938. doi:10.1016/j.envsoft.2023.105938
[7] Ivetić, D., Prodanović, D. and Stojadinović, L., (2018). Bed-mounted Electro Magnetic meters: Implications for robust velocity measurement in Urban Drainage Systems. Journal of Hydrology, 566, pp.455-469.
[8] Ivetić, D., Ljubičić, R., Milašinović, M., Prodanović, D. and Pavlović, D., (2023). Merenje protoka otpadnih voda u kanalizacionim mrežama: Kombinovanje inovativnih sa konvencionalnim mernim metodama. In 44. međunarodna konferencija” Vodovod i kanalizacija’23”, Zlatibor, 10-13. oktobar 2023.. Savez inženjera i tehničara Srbije.
[9] Dolcetti, G., Perks, M. T., & Hortobágyi, B. (2023). kOmega – a Matlab script to estimate river discharge remotely based on water surface dynamics. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.7999890
[10] Brocchini, M. & Peregrine, D. H. (2001). The dynamics of strong turbulence at free surfaces. Part 1: Description. Journal of Fluid Mechanics, 449, 225-254. https://doi.org/10.1017/S0022112001006012
[11] Prodanović, D. (2004). Bezkontaktno merenje protoka. Rad predstavljen na Simpozijumu „Vodovod i kanalizacija“, Beograd, 2004.
[12] Stojaković, V. (2011). Generisanje prostora na osnovu perspektivnih slika i primena u oblasti graditeljskog nasleđa. Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad.
[13] Jolley M. J., Russell A. J., Quinn P. F., & Perks M. T. (2021). Considerations when applying large-scale PIV and PTV for determining river flow velocity, Front. Water, vol. 3.
[14] Miglino D., Jomaa S., Rode M., Isgro F. & Manfreda S. (2022). Monitoring water turbidity using remote sensing techniques, EWaS5 International Conference: “Water Security and Safety Management: Emerging Threats or New Challenges? Moving from Therapy and Restoration to Prognosis and Prevention”, vol. 41, p. 63.
[15] Manfreda, S., Miglino, D., Saddi, K. C., Jomaa, S., Eltner, A., Perks, M., Peña-Haro, S., Bogaard, T., van Emmerik, T. H. M., Mariani, S., Maddock, I., Tauro, F., Grimaldi, S., Zeng, Y., Gonçalves, G., Strelnikova, D., Bussettini, M., Marchetti, G., Lastoria, B., … Rode, M. (2024). Advancing river monitoring using image-based techniques: challenges and opportunities. Journal Des Sciences Hydrologiques [Hydrological Sciences Journal], 69(6), 657–677.
[16] Ljubičić, R., Strelnikova, D., Perks, M. T., Eltner, A., Peña-Haro, S., Pizarro, A., Dal Sasso, S. F., Scherling, U., Vuono, P., & Manfreda, S. (2021). A comparison of tools and techniques for stabilising unmanned aerial system (UAS) imagery for surface flow observations. Hydrology and Earth System Sciences, 25(9), 5105–5132.
[17] Biggs, H., Smart, G., Holwerda, N., Doyle, M., McDonald, M., & Ede, M. (2021). River discharge from surface velocity measurements: A field guide for selecting alpha. National Institute of Water and Atmospheric Research.
[18] Biggs, H., Smart, G., Doyle, M., Eickelberg, N., Aberle, J., Randall, M., & Detert, M. (2023). Surface velocity to depth-averaged velocity—A review of methods to estimate alpha and remaining challenges. Water, 15(21), 3711.
