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9 P% Q! G8 s$ b 说起流量 / |) N, H* s7 H* i
你想到了什么 $ d$ A3 S, V" p. _% R% |( x4 N
是马路上川流不息的车流 6 E; ~1 G/ C$ i* b- H% u
是地铁站水泄不通的人流 2 h4 ?" X. e8 G W) x+ y& F
还是手机时刻传输的数据
+ G( P. E) I, @& a 字如其形 5 }$ n/ p/ B/ ]% M) t( P& l- |" A
“流量”一词
& I. Q' r6 ^# L' D. @ 其实原本是描述水的 g) k. J8 a" g. u- M
在水文学上
. ^! _% m. `) N$ l5 z: L7 { 流量是单位时间内通过河渠或管道
) P+ y2 q+ u; { 某一过水断面的水体体积 6 q8 H; z& i+ R F
也就是说流量是一个瞬时概念 , {8 W3 y9 E7 w6 g* X
径流量是一个时段总量的概念
, k: Y* S- V$ a) U7 a 流量的历史源远流长
: K* h: R$ Q, P% T) k 你可知道古人如何测流
# V2 I# G% d! o3 K- t9 d6 f 目前又有哪些测流方法吗 ; M& N6 d, W0 A2 a" M% k5 y7 R
让我们一探究竟
8 Z; p! g: L' { }% s0 f* j! U" @ 测流历史
6 q, k+ ~0 X0 Y “流竹法”测定河水流速
6 i4 G" y! ?7 s" t+ W& [ 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。 ! o( i" U" `! U! S5 i6 I* T7 ~
古人用“流竹法”测定河水流速
6 G; u) a7 ^- O, u$ S+ i 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。 . U( q) Y3 a4 f4 p' k! m8 V
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。
2 b/ _9 N; H9 w7 w- M1 B 机械式流速仪测流速 ; J5 ?& Z# S3 ?- f% V5 s6 R1 S1 ?# ?8 n
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。
2 L# U7 n- K0 F! M. s( i: i; W5 @ 机械式流速仪测量河水流速
* B" Q" U$ t- \# R 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。
& m T' B5 M' I4 f+ H- H: z/ e# ] 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速
: p' z8 V# g, d 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”。
2 j9 u! U1 h) d! z9 f% e+ c 使用ADCP进行流量测验 ( Q" d: k8 @$ Y- {* _$ E$ [7 J
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。 0 c( \6 T! A$ x8 l" {
使用无人机进行ADCP比测试验
4 n6 b3 Z5 X) i, K8 H% S' M, Y" ` 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。
8 s2 F4 M6 j" b 测流方法 b: b- u' R+ k8 n/ ~7 ~! T! U5 X
流速面积法 ; |6 V. E9 s) n( Y5 `
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。 3 |, j B3 g9 U, H- ~7 Y" @# ~6 k
水力学法
/ B8 |, ]- @* g2 W/ t 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
$ e# U1 i. A% a T 化学法 ' e7 k6 W8 R3 p
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。
, R% b! H6 c/ X 直接法 5 \. \* y! L. v$ |" w# t* o
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。 + F# x5 O, o6 J8 g0 F; E8 s, @1 Y
来源:水利部水文司
1 A+ B- f# W8 s6 p8 i% L 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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