水文科普I解密你不知道的“流量”故事 - 声学多普勒流速仪动态图

[复制链接]
4 V6 O, Y# E* c0 n3 P

- k' f4 }) q( p7 `) s _* Q

]' d! t" ^2 E8 F

  //  

1 E9 t: U$ b4 N6 _

说起流量

( R6 c. `; i a- H

你想到了什么

( C- F3 X6 H$ p# A8 a# \

是马路上川流不息的车流

4 r! e9 y# T% k, N' L, d9 T/ A

是地铁站水泄不通的人流

h1 l5 ?- ~5 ~6 h+ g

还是手机时刻传输的数据

& {, G* P/ l7 I$ I8 E

字如其形

+ K- t" W' U) A. _8 ^* b* U" E

“流量”一词

7 {* E- \ Z; s, M2 q! m

其实原本是描述水的

: B# i& Q( [" r4 {" o5 L) \( e6 [' X

在水文学上

3 ~- W9 X6 M( A% F7 z7 S

流量是单位时间内通过河渠或管道

" N% m( M" Y7 _9 q0 I1 b# t. [

某一过水断面的水体体积

$ U2 ]% F% w- f: Z: t6 e" E6 B& j

也就是说流量是一个瞬时概念

% ^! }6 A1 B% @4 `& y# t; J

径流量是一个时段总量的概念

6 @* Y) N4 ~5 F9 y5 o

流量的历史源远流长

, j* L8 y% ^$ [# v

你可知道古人如何测流

0 L; G; z* O. D2 p& E5 X

目前又有哪些测流方法吗

2 f" E5 l5 q- M2 S

让我们一探究竟

8 k" X" _8 C" i% M/ b

测流历史

9 m' {$ Z( s+ Q% }1 L' X; h

“流竹法”测定河水流速

2 g9 T s! a& ?- G; D7 X* c

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。

v: X" C+ k! W

古人用“流竹法”测定河水流速

p6 ^" {0 N3 i" F4 E8 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。

; a% c4 {* s" e- l' s

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。

: x# I% D Y% l* a( q: G/ ?4 d

 机械式流速仪测流速

' x6 {8 ^7 a. r

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 W5 V. v7 F6 s! u

机械式流速仪测量河水流速

. B6 j- u; m+ I0 w3 G% Z6 I1 x

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。

4 L" k6 O" ~7 C9 f- ?# I% h3 y, e

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速

- K/ C7 D% a' w1 L u

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”。

, _" k( c" l# u: k \

使用ADCP进行流量测验

; ?' z, E( z- w8 E, @# N

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。

- _2 N' I6 ~4 i% K( X. O9 p3 |

使用无人机进行ADCP比测试验

* c4 k7 u' P 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。

6 k. ]+ h% C1 V3 a) c3 q- @

测流方法

& f3 U: l2 e& Z- N7 B/ A

流速面积法

, D1 Z p3 ?8 m/ F4 V

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。

: l) I: c6 @0 g( o

 水力学法

( A' l: N `4 G% z1 r" ]! f

测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。

7 F @' r5 J+ ~1 P0 |( }1 d( k

化学法

/ N- ]0 A6 W; q8 i# w6 r! ~ ?; w

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。

& L4 f6 ?/ i6 h8 c3 \

直接法

; g: o( R t3 \! y/ z, J

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。

* a/ g) B. M% e; O" S

来源:水利部水文司

' R) ], D0 M5 b3 M2 D

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% R+ C' y9 {- J3 A5 y' A/ G . l; i# z4 `" d6 m% X/ T* g4 H* m. Q9 b; h ; c# d3 g; Y8 y6 Y- R- W $ G& D# {0 t4 _2 E' e: w8 N
回复

举报 使用道具

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
荆无命
活跃在6 天前
快速回复 返回顶部 返回列表