بخش اعظم دانش هیدرولوژی در زمینه های ریخت شناسی و رفتار رودخانه ها بر نتایج حاصله از اندازه گیری مستقیم آب استوار است. بسیاری از فرمول هایی که در طراحی سیستم های آبی به کار برده می شود از روی داده های تجربی و اندازه گیری های صحرایی بدست آمده اند. تکمیل و یا تصحیح این فرمول ها نیز به چنین داده هایی بستگی دارد. از جمله اندازه گیری هایی که تحت عنوان آب سنجی یا هیدرومتری (Hydrometry) صورت گرفته و در تحلیل های هیدرولوژی از نتایج آن ها استفاده می شود عبارتند از: 1) اندازه گیری سطح آب 2) اندازه گیری عمق آب 3) اندازه گیری سرعت آب 4) اندازه گیری دبی آب (مقدار جریان).
دبی (Discharge)، در منابع آب به حجم جابجا شده آب از یک مقطع مشخص (رودخانه، کانال، دریچه سد و…) در مدت زمان مشخص است که با حرف Q نشان داده می شود. دبي جريان آب را در سيستم متريک بر حسب متر مکعب در ثانيه، متر مکعب در ساعت و يا ليتر در ثانيه بيان می کنند. واحد مترمکعب در ثانيه براي دبی های زياد مثل رودخانه و کانال های بزرگ و واحد ليتر در ثانيه برای جريان های آب چاه ها و آبی که وارد نشتي ها می شود، بکار می رود. اندازه گیری دبی متوسط در یک جریان به طرق مختلف امکان پذیر است که به آن ها می پردازیم:
روش ریاضی
اگر یک مقطع مطابق شکل زیر به چند قسمت b1، b2،…و bn تقسیم کنیم و عمق آب در محل هر یک از تقسیمات d2، d1، …و dn باشد با اندازه گیری سرعت متوسط در هر یک از نقاط تقسیم v2، v1، …و vn می توان مقدار دبی را که هر یک از قطعات تقسیم شده سطح مقطع می گذرد به شکل زیر محاسبه کرد. روش مشابه موارد ذکر شده که برخی از هیدرولوژیست ها آن را ترجیح می دهند نیز به شکل زیر محاسبه می شود.
روش خطوط هم سرعت
با رسم خطوط هم سرعت می توان سرعت متوسط آب در یک مقطع را بدست آورد. اگر Ai مساحت بین هر دو خط هم سرعت و Vi سرعت متوسط روی این مساحت باشد (میانگین سرعت در خط بالا و پایین آن) مقدار دبی عبارت خواهد بود از:
اندازه گیری دبی با استفاده از مواد شیمیایی
تمام روش های شیمیایی بر اساس رقیق شدن ماده ای که در نقطه ای از رودخانه وارد آب می شود استوار است. ماده شیمیایی را می توان یک دفعه به طور پیوسته وارد رودخانه کرد. اگر حجمی (V) از یک ماده شیمیایی به غلظت C1 را یک دفعه وارد آب رودخانه کنیم با فرض این که غلظت قبلی این ماده در رودخانه برابر Co بوده است در یک نقطه در پایین دست غلظت آب از نظر این ماده ابتدا Co است ولی پس از مدتی که ماده شیمیایی به آن نقطه رسید به تدریج غلظت افزایش می یابد و پس از رسیدن به نقطه اوج دوباره کم شده و مجددا به Co می رسد. معمولا Co همیشه صفر است زیرا آب فاقد چنین مواد شیمیایی از همان ابتدای امر می باشد. اگر غلظت ماده شیمیایی در آب C2 و در فواصل اندازه گیری dt باشد، مقدار دبی رودخانه عبارت خواهد بود از:
اندازه گیری دبی از روی شیب و ضریب انتقال
این روش فقط به عنوان تخمین و در جاهایی که اندازه گیری مستقیم آب امکان پذیر نباشد به کار برده می شود. برای این منظور 2 یا 3 نقطه در مسیر رودخانه در نظر گرفته و در هر نقطه با تخمین سطح مقطع (A)، شعاع هیدرولیکی (R)، ضریب زبری مانینگ (n)، مقدار ضریب انتقال (K) از فرمول زیر محاسبه شده و چنان چه اختلاف ارتفاع نقاط برابر دلتا d و مقدار دبی را برای مواردی که دو یا سه نقطه را اندازه گیری کرده باشیم به ترتیب به صورت زیر قابل محاسبه است:
در این روش باید در انتخاب نقاط و فاصله بین آن ها دقت کافی به عمل آید. به طوری که فاصله بین نقاط حداقل 20 متر برای شیب های حدود 1%، 200 متر برای شیب های 0.1% و 2000 متر برای شیب های 0.01% باشد.
اندازه گیری دبی از روی قرائت اشل
اگر در یک نقطه از مسیر رودخانه (همانند تصویر شاخص) که اشل یا خط کش اندازه گیری سطح آب نصب شده است چندین بار علاوه بر قرائت اشل دبی نیز از روی اندازه گیری سرعت متوسط و سطح مقطع تعیین گردد می توان رابطه ای را بین اشل و دبی بدست آورد. نقاط قرائت شده، یک منحنی را پدید می آورد که نتیجه اندازه گیری های مستقیم دبی و اشل بوده. حال در صورتی که فقط اشل قرائت شود می توان از روی منحنی مذکور دبی را تخمین زد. در اکثر رودخانه ها تنها به نصب یک خط کش مدرج (اشل یا Gauge) برای اندازه گیری سطح آب اکتفا می شود. اما اگر به دلیل تلاطم سطح آب نتوان به دقت عدد خط کش را قرائت کرد آب را از طریق یک لوله به داخل استوانه ای که در کنار رودخانه ساخته می شود هدایت کرده و سطح آب در این استوانه که برابر سطح آب در رودخانه خواهد بود از طریق یک دستگاه ثبات به نام لیمنوگراف (Limnograph) اندازه گیری و روی کاغذ ثبت و یا توسط دستگاه های لاگر ضبط می شود.
اندازه گیری دبی در جریان های کوچک
در دبی های کوچک اندازه گیری به روش هایی که در بالا ذکر شد، امکان پذیر نیست. در این شرایط معمولا از وسایل ساده اندازه گیری آب استفاده می شود که عبارت است از: سرریز، روزنه و پارشال فلوم. در لوله های خروجی چاه ها امکان اندازه گیری دبی به روش های مختلف نیز عملی می باشد. به طور کلی می دانیم که سرریز ها صفحات فلزی هستند که به شکل های مختلف برش داده شده و به طور قائم جلو جریان آب قرار داده می شوند به طوری که آب بتواند از روی قسمت برش داده شده عبور کند.
الف) سرریز مثلثی: این سرریز ها با زاویه راس آلفا ساخته شده و اگر ارتفاع آب روی راس سرریز H باشد مقدار دبی از فرمول (الف) محاسبه می شود. ضریب C برای سرریزهایی که لبه تیز می باشند حدود 0.6 در نظر گرفته می شود.
ب) سرریز مستطیلی ساده: این سرریز یک صفحه ساده مستطیلی است به عرض L (معادل عرض کانال یا نهر) که جلوی جریان آب قرار داده شده و آب از روی آن عبور می کند. اگر ارتفاع آب روی تاج سرریز H باشد دبی از معادله (ب) بدست می آید.
ج) سرریز مستطیلی با فشردگی جانبی: در این سرریز ها برشی به شکل مستطیل در قسمتی از یک صفحه مستطیلی ایجاد شده و هنگامی که سرریز جلوی جریان آب گذاشته شود آب از داخل این برش با ارتفاعی که مقدار آن از تاج سرریز H عبور کند. در این حالت دبی از فرمول (ج) محاسبه می شود.
