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说起流量 ; a0 X. @0 C- r9 u& O$ h$ K l9 n
你想到了什么
8 W9 o" |3 a$ V+ f 是马路上川流不息的车流 1 @" Z/ _1 l6 p+ z9 ^
是地铁站水泄不通的人流
, D, h/ d6 i$ L P1 Q3 y: {% M 还是手机时刻传输的数据 $ b# C& b6 U- q" |1 ]
字如其形
. l* D& f0 E {) I “流量”一词 ; o4 \( i2 r/ C+ d
其实原本是描述水的 9 T5 J- H* ^ K1 H+ z0 ^& i1 n( Y
在水文学上
9 Z5 ~# D3 l$ R0 i5 D- p* s 流量是单位时间内通过河渠或管道
; y# F1 u7 I' X 某一过水断面的水体体积
5 k+ |( f7 x- v7 |) V 也就是说流量是一个瞬时概念
; n+ ^. M( }% V. @& q: R 径流量是一个时段总量的概念 ) {9 l: K1 _8 T1 {9 P( p
流量的历史源远流长 ) d+ `. K3 z" u+ B7 \! @' V, u
你可知道古人如何测流 ; S1 C9 E" w' J% F. q( S
目前又有哪些测流方法吗
( F- ?% c% O9 |9 U- \2 _7 r 让我们一探究竟
" t$ v1 Y9 @+ n, e( c 测流历史
; U4 K& u4 `* n6 }& t# S Z% S" e* c “流竹法”测定河水流速
; H8 D1 D% k2 Y, V4 b, E 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。
# h" ^) y% Y% C1 g7 s 古人用“流竹法”测定河水流速
, _' |2 k/ K; u3 D9 g+ T 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。
2 t6 a# F9 q2 y, z) U 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。 " {+ }- I5 D& ^, X
机械式流速仪测流速
" E% d) [1 k4 U; C! o# z& } 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% T9 M+ a0 M( C) r3 | 机械式流速仪测量河水流速
9 Q- j8 `: t6 N& `: i2 H5 I 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。
7 e& ?6 i# `, H( J' M( u7 }* l8 X4 ~ 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 ; W( Q, s+ d9 f1 m+ Q
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”。 6 @( g: D) Y% X8 h& p) @' J
使用ADCP进行流量测验 ! e8 U8 T- a; {1 A! V& m
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。 / A( E7 X. A, p+ q0 C9 j; F
使用无人机进行ADCP比测试验
; G. v7 y8 h& h# a7 G" n' m% f 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。 ! f2 C) C: J1 s5 h+ N7 {
测流方法 8 `+ R# w q, H& \7 X7 _5 I
流速面积法 [% S" i+ k) K+ e
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。 - ^2 R4 ?1 u4 h/ T0 Z$ k" b
水力学法
" o4 y7 j% p+ |, P3 c- }" e 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
. H+ |( B, m5 p! s; ^ 化学法 1 \! b; ?9 U. j" @& u
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。 7 e7 d" O0 g# Q% |2 q( b" |1 A
直接法
2 K0 r* h# ]0 u, o. C. ~5 } 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。
- |5 y5 _ @( ?' C6 ] 来源:水利部水文司
5 T0 w$ \5 ^' d8 U4 ?! ^. a 素材参考:《水文知识科普读物》
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