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5 l& A0 J$ U0 Y/ P7 g+ L1 F // 8 `' H X6 m1 v9 {# i/ t
说起流量 . X3 [; T4 k* U4 x# D. S7 e6 U
你想到了什么 V( F& V+ L. T
是马路上川流不息的车流 * O4 l0 N+ ^9 @; ^$ K3 D
是地铁站水泄不通的人流
9 g7 A2 C2 n4 t1 S9 V 还是手机时刻传输的数据 7 s2 Y9 t0 }, c# B$ W7 ~% O
字如其形 " Y) f% a! @, a7 F( j! U
“流量”一词
6 o9 s; v6 @3 { 其实原本是描述水的
' t4 e( }5 @1 m 在水文学上
# Z; i0 j1 e* D1 d* B1 P 流量是单位时间内通过河渠或管道
6 y% d* x1 K$ g) L( a5 b' H 某一过水断面的水体体积 + _( R$ D, ^6 o7 {
也就是说流量是一个瞬时概念 8 V0 c' @/ I! j. w2 l$ J' D
径流量是一个时段总量的概念 ) \! j3 I$ j5 c% d' ~
流量的历史源远流长 $ Q- [9 m+ C% m! Z
你可知道古人如何测流 2 x% a! u U& c% H3 ?3 ~4 r
目前又有哪些测流方法吗 % }( H) j! w' U6 k5 I
让我们一探究竟 % `1 C' g( K, m: ?" G( Q
测流历史 * [' |4 ~( _; d2 X+ E; j1 s" i
“流竹法”测定河水流速
6 t) ^- I/ Z, u0 a 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。 : B( C( l4 f% g& c2 F5 S. g2 y
古人用“流竹法”测定河水流速
: ?$ b1 i* t# d# F) r( b1 F 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' `8 a0 t% P9 s. w8 P6 w 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。
- v! u2 n P) | 机械式流速仪测流速 8 X0 d/ F' e3 V! W" h$ ?( e
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。
' Q# D) c( ]; z0 U2 o( G6 ^# [8 t% l 机械式流速仪测量河水流速
$ { Z2 T; n" q+ p; O/ g8 E5 W 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。
9 x+ c u( H2 R9 ~" P% O7 O- B 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 ! @- R1 t9 Q/ L
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 K2 U# M3 Y; \; J 使用ADCP进行流量测验
- A% E/ N M% t) t& Y& U* x 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。 % D0 B/ j6 H' t
使用无人机进行ADCP比测试验 * ~( {6 B( g0 T8 j
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" z2 x( T7 {" \: m9 w: [& [2 V
测流方法 5 k2 u1 y& V: j
流速面积法
8 `4 W3 w1 q, O: m2 F 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。
a" p. X s4 s: ]$ N: N' X( D 水力学法 - F9 G, X4 t6 j s* `( K; ? N
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 0 |' L& V# J9 w5 y; w2 z
化学法 # ~- q, t7 O$ i4 K- }6 e3 Y
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。
! K; e1 n* U6 T0 c# o' ? 直接法 0 m7 a6 `" g& `! X
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。 # Q; z3 ~1 o& @
来源:水利部水文司 . e! o) |' |! G5 S- ]: E
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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