说起流量
& n, ?# l0 o, k9 k 你想到了什么 * B, ?; n! l; w0 T3 P% x: `
是马路上川流不息的车流 3 u9 O/ [4 K0 b: Z1 q
是地铁站水泄不通的人流
8 o) X) ^7 Q8 T6 R# E3 r1 Y 还是手机时刻传输的数据 & [) N8 V a P
字如其形 \' A0 [ f& _& k0 y" _
“流量”一词 $ V) L6 ]" |/ Y) P+ n4 @
其实原本是描述水的 ! E9 J- \+ H: W' M6 {; M
在水文学上
2 z/ Z5 b8 N6 F7 q" Y- h6 q 流量是单位时间内通过河渠或管道 # n4 m. V; R$ W$ \* {1 t
某一过水断面的水体体积
5 _+ ?. J- l6 g+ P, U/ k0 X 也就是说流量是一个瞬时概念
* j+ @6 [9 K- T2 b6 N, v) W! g ? 径流量是一个时段总量的概念 + F# W( [ M8 J# I! a
流量的历史源远流长 - b* v; C1 `4 [2 t: k( A5 q
你可知道古人如何测流 5 o4 J* K9 r2 h; N0 l" p9 f- _
目前又有哪些测流方法吗 0 Y) X: P& ?7 a8 `0 x
让我们一探究竟
& b* ]3 N+ f$ a# q 测流历史 . H% C4 a* s. a
“流竹法”测定河水流速 ( z1 i% {, i! l3 B3 V2 t0 X' n
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。 ' {4 Q5 z ]$ @% B4 T& M5 Z
古人用“流竹法”测定河水流速
' a3 b4 s2 j8 p! W. s( w+ r' ] ^4 [$ N 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。
% E. n5 q& B2 B# m, U. ]$ J 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。 . H% k3 f$ O. M( L& {* l& e2 Q; _7 t
机械式流速仪测流速 0 W& z8 W. F' v7 z. Y9 c/ K- m4 O$ Z) 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。 6 N. a7 V& q4 |
机械式流速仪测量河水流速 4 o- e& M* {1 \5 E$ z9 l8 ^3 ?
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。
1 _* r) l5 W" F8 }) l& c 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 . _- w- m6 Y7 J' ?/ D; t6 ?* M6 j
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”。 5 ~' \4 _% A) m5 ]2 N3 k! U: |" m
使用ADCP进行流量测验
% `4 t* X4 p4 \3 |7 C& p& |: z 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。 $ v8 u" Y3 `9 t- b9 W
使用无人机进行ADCP比测试验 4 `1 w) {. Y% ~3 A' Z5 G3 E6 M
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。 ! I" q) j; x% Z a7 U
测流方法
, C: M% ]9 _) z 流速面积法 ( N i. [ P5 @( a& s
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。
+ ^$ `. j* I% u2 {' _( h" U 水力学法
% r: u! y* x9 \" V7 p 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
( N5 N: |, e' I4 W& l+ | 化学法
' r; b, X7 ^& t' P/ c1 Q+ }3 | 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。
. [: { D% v( B' V7 _ 直接法
1 ~" C# v) ~6 ]2 y) u( t 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。
- @( _2 B- l+ {& ]0 [+ I 来源:水利部水文司 ' g1 D0 V2 d& z3 [
素材参考:《水文知识科普读物》
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