说起流量
& i' Z3 y/ J$ a' H( O 你想到了什么 + @5 x* _3 A5 I! a. h* p5 K
是马路上川流不息的车流 % y9 q) A) b4 E- z5 l( ^. p. Q$ t
是地铁站水泄不通的人流
8 r& n/ |! _; Y 还是手机时刻传输的数据 $ r' g+ ]6 I' K4 V) w: R9 z7 X! K: h
字如其形
. E1 K" U: w$ r' Q3 k “流量”一词 6 ~3 b! s* R) V- [, F
其实原本是描述水的 4 @; T& k/ D0 I
在水文学上
+ h7 U- |" X' T& o- h; ^+ u2 { 流量是单位时间内通过河渠或管道 3 {% I& B- K! Z v. `) B( \' n
某一过水断面的水体体积
9 j- Q( L! l9 x 也就是说流量是一个瞬时概念
- Z% b: Z0 \. o7 R, H9 s 径流量是一个时段总量的概念
5 ^3 ^3 ?/ {4 B* i2 S; Y6 p 流量的历史源远流长
" x% u0 `5 \# I% v: a K& L 你可知道古人如何测流
5 ~" d' l% B6 S 目前又有哪些测流方法吗 7 f9 Q! Z2 ?3 t1 k8 x% \5 x. |
让我们一探究竟 ' `% x/ b5 f/ n# A
测流历史 / O" V- a' L+ W, K. c0 }( ^
“流竹法”测定河水流速 + ]" Q) L7 _' w. V+ 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。 1 G* W3 ^/ p7 _4 h5 ^; J0 s
古人用“流竹法”测定河水流速 2 l. T: V- i% R% }' O
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。
* V. w: Y0 u9 }% z! 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。 ' `% c6 g3 a3 h' R) i) M# W
机械式流速仪测流速
3 F: ]9 y e9 ~; N9 {8 a8 R/ g6 D 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。
: T* p' U+ [9 x3 Y- ^* o6 o 机械式流速仪测量河水流速
6 a9 c- d2 ^1 ]0 L& S( ^) e 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。 5 F% t8 l/ ~- g) P- l( T
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 7 O; T# K+ g9 W' ?! F
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”。
# W1 Y# L' z2 L- ?7 @6 V 使用ADCP进行流量测验
: Q$ \ b' |# j; \7 S 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。 - X/ _4 s* b) j/ w
使用无人机进行ADCP比测试验 ) C7 V I% X+ F5 U/ r
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。 . o) V0 D9 B3 [$ ^
测流方法 / C. [. K! q/ O6 d; H1 f* v0 k+ B
流速面积法 9 G# j! w. h" g" I7 ?. M' {4 `
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。 8 W o5 `$ _1 [# O8 {# y0 S1 `
水力学法
3 X; X# ~' j8 s 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 1 ]7 }5 A# y& m! m: e L
化学法
: i) T! {7 I, g" R- w: O 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。 + b6 R, Q4 W( ?* h% t) p8 H
直接法 / h; f! f* h4 w
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 K4 k1 R' r( n* \: _, b; E$ ?
来源:水利部水文司
: |* Y; l3 {! v" h& t1 ? 素材参考:《水文知识科普读物》 * A$ w2 |6 K) ], ]- \; k* a
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