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说起流量
" x3 c7 E/ y7 L4 o# Y, ^" `8 Z( a4 i, l 你想到了什么 1 S& k6 G, n& k" ]$ j4 ]& V- @
是马路上川流不息的车流 ( c7 g: z" b3 t; S! B6 X
是地铁站水泄不通的人流
- P7 y: t! L2 \# C8 P 还是手机时刻传输的数据 8 ^; Y9 i! m9 [- q: ~
字如其形
; t; d7 ^! c3 A7 M0 ? “流量”一词
6 f0 w* R$ u6 [# `7 n: ? 其实原本是描述水的 # E/ p- r# K: a0 y. }' n( t4 \# ]
在水文学上
! P/ R( }$ O, Y# i+ c/ |5 Q 流量是单位时间内通过河渠或管道
4 M5 ]$ _9 K4 H/ L2 }8 J0 @: J# r, G 某一过水断面的水体体积 5 w% J" D2 ~' i
也就是说流量是一个瞬时概念 $ F* ?) K9 l N) c4 Q' W
径流量是一个时段总量的概念
5 R/ b2 h$ a; v7 y& f$ e6 ] 流量的历史源远流长
( h8 T/ f, l( A2 _ 你可知道古人如何测流 + i/ O$ f( O7 E
目前又有哪些测流方法吗
1 C6 l6 I: G6 r3 o3 m S- ] 让我们一探究竟
8 Z0 C# }7 h+ Z! V3 _ 测流历史 ( G9 r- \$ r% Y2 `3 h4 B \
“流竹法”测定河水流速 # P i, h! k# U0 P) N- i' @
把河流想象成一根可引水的毛竹,毛竹内的水一秒钟流经的距离叫流速,水的出口是个横切面,称为横断面。把水在这个横断面的流速乘以断面面积,就是流量啦,所以要测流量,通常就必须测流速和面积。 ! d' X7 m3 i; i
古人用“流竹法”测定河水流速 7 B" K7 z, {3 q! q0 z8 W& Y- T1 [
对流量的认识,我国在世界上是最早的。战国时期,一位叫慎到的人,曾用“流竹法”测定河水流速,从而推测水量的大小。这种方法,现在叫浮标法测流。
% k. Y2 z. g, k+ b* J& p 北宋时期,有一位叫范子渊的都水监丞,提出流量是由面积与流速两个要素构成的。这一论断是科学的,开创了我国在水文领域的首次研究。 ; _4 ~- h4 j8 p' j5 M
机械式流速仪测流速 $ j% E$ f+ I' t3 v! T
在很长一段时期内,测流量最常用、最可靠的仪器,是机械式流速仪,它是1790年由德国人发明的,后来几经改进,成为测量流速的主力兵器。将流速仪放入河中,其头部的机械旋转部位就会随着水流旋转起来,流速越大,它就转得越快。记下它在一段时间内转的圈数,就可以计算出流速,再测出面积,进而得到流量数据。
' S: |" k1 v: C: I' V 机械式流速仪测量河水流速 * T; @+ e% H( n _5 ?, U
20世纪40年代,我国开始制造机械式流速仪。我国自制的流速仪质量可靠,还有良好的防水防沙性能,曾出口国外。这种元老级的仪器,为水文工作做出过很大的贡献。 + T& C1 }; B* x a
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 " u6 s$ {8 ]# ]3 U
1842年,奥地利一位叫多普勒的人发现,一列火车飞驰而过,火车汽笛声会从远而近发生变化。他经过研究得出结论:声音(包括电磁波)振源与观察者之间相对位置的移动,会导致声音频率发生改变。这就是著名的“多普勒效应”。 % u& F& I0 g. \# G$ `1 T
使用ADCP进行流量测验
4 U2 [ M* G5 Q! g# ?# Z 根据这一原理,20世纪,医学界设计出了彩超仪,用以检查人的血管和血液运动情况;水文界设计出了声学多普勒流速剖面仪(ADCP),用以记录仪器相对河床的移动速度和水流速度,从而计算出流量。
# E( Q6 X8 p, c' f: j6 P; ?! H 使用无人机进行ADCP比测试验 . Y3 K, l7 F! E$ L
近些年,还有电波流速仪、雷达流速仪、电磁流速仪等,正与声学多普勒流速剖面仪(ADCP)并肩作战,甚至无人机也入伍参战了。 . M% E k) x8 o! S4 `4 j) a
测流方法
- b6 i4 p/ I: @: [0 z; c 流速面积法
' `: g( l( d/ W( a! f) T) p6 g 通过实测断面流速和过水断面面积来推求流量,应用最为广泛。
9 S! M; A8 ~" M 水力学法
) D( y* s4 \ W: v' u0 o 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 8 q) |1 j% e+ n& ]% Z$ q, m
化学法
5 Y: f5 c7 J: V; n' b2 J1 E7 S- I 将一定浓度的指示剂注入断面上游,通过测定断面上下游该指示剂浓度的变化推算流量。 } s2 F U: G9 F- Q
直接法
6 ]9 E3 T7 p3 Y4 R$ Z 直接测量流过断面水体的容积和重量,只适用于流量极小的河流。 $ G4 s' G# D3 @: _& j& p6 J
来源:水利部水文司
" o3 ~% b0 f" V- p3 J 素材参考:《水文知识科普读物》 扫码关注发布水文动态服务水城经济
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