说起流量 $ c x2 E. G' [
你想到了什么 ) O; Q2 M# D7 B1 ?0 V5 k
是马路上川流不息的车流
' O+ C, D- C# H6 y 是地铁站水泄不通的人流
. h7 v; F- [! O5 P" ^8 @7 Q 还是手机时刻传输的数据 " \. c2 `9 n* [/ L# O# x* G
字如其形
( H* g0 N Z4 @; o0 e “流量”一词 w, U( u/ R, K E$ N- m4 s
其实原本是描述水的
* d+ G2 G: W0 @5 E 在水文学上
. @/ A( V7 i* L+ a 流量是单位时间内通过河渠或管道 ( ~* B. P4 b. w H# c3 T
某一过水断面的水体体积 7 o3 t! C! J4 _! l8 l8 `4 X' U
也就是说流量是一个瞬时概念
# m+ |7 s4 v4 l1 ] 径流量是一个时段总量的概念 * C7 u; p+ H) {2 g
流量的历史源远流长
" y$ g5 B2 Y* j4 R7 U$ f 你可知道古人如何测流
2 G/ a4 e* r4 `, e) {% C, m( k' r 目前又有哪些测流方法吗 2 x4 Y/ g3 j) K0 i6 G3 q# p; x/ H" g
让我们一探究竟
q1 Q" l- T, I6 H 测流历史 7 j: @- } G, z: e! l
“流竹法”测定河水流速
) q7 s! X$ x5 q) h& d 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。 2 A% ^1 h, ], L' i
古人用“流竹法”测定河水流速
) i2 Y& j, m8 G4 _ g: z" p 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。
; ^$ S$ R1 O, P& c) a+ Y 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。 0 Z3 |: I( {; D) w) W
机械式流速仪测流速
5 `. u0 s9 I# k3 o1 \3 C 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。 ) H& U4 e9 g2 r8 X
机械式流速仪测量河水流速
# k& I6 ]/ I) X: R# T) {& `+ c5 G 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。
8 J% b$ s ^* h: `$ v 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 % P8 I M! x0 T9 W4 |2 S0 K
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”。
& d9 j" x& S. H6 v3 {7 l 使用ADCP进行流量测验
6 R x- Y# l$ r( l6 b 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。
$ z( a* @3 M1 X, E 使用无人机进行ADCP比测试验
) N. z- C2 c; ` 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。 $ e( z9 e6 Q8 {8 y3 p
测流方法 ( u' s; `- \* t& |, d" g
流速面积法 3 i( x+ }5 T: X2 I/ z; Q
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。 & Y: B# G" G! ^4 T8 `2 M8 c
水力学法 & l2 v: r+ V# e. C4 b; O% E; U
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 7 p7 v! `9 J2 z
化学法
/ P7 j5 W" W( t- z, ?5 {+ r 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。
" g% _. T$ X: W% S0 _8 [ 直接法
, D4 D3 A) ]2 D2 w' d S 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。
3 e4 F1 {4 v* ^3 x# N' n 来源:水利部水文司 5 r a/ x+ N) L9 p" X# j7 I& m
素材参考:《水文知识科普读物》 8 Y( K; t; `- g' i
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