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说起流量 0 x# z2 g; S& j) Y7 k6 S! c
你想到了什么
" s! l' ~: l) z% f/ S 是马路上川流不息的车流 4 h% o% n& _! v' t7 e6 A8 X
是地铁站水泄不通的人流 $ h- x- Y9 e7 X4 j; D
还是手机时刻传输的数据
1 P% d. Z' w7 z1 Q- J; _* B6 x 字如其形 $ s U9 R2 Q3 u/ t1 B! h$ _- L$ s0 I
“流量”一词 * E. z3 D7 M3 C; b% \
其实原本是描述水的 , I$ c% m; v* ?; o) h
在水文学上 1 N/ }- Z( V6 S8 K% ^* X
流量是单位时间内通过河渠或管道
; o1 d$ C j) W: ^/ X 某一过水断面的水体体积
: X y. X- t8 k' h 也就是说流量是一个瞬时概念
2 v. R" x- |- O3 } 径流量是一个时段总量的概念
- e$ Z* g! X5 p M7 G4 E( o0 k, G 流量的历史源远流长
/ Y3 Q: P+ |0 W$ p( X' Z$ d- B W 你可知道古人如何测流
d1 o* n) M5 l A' r 目前又有哪些测流方法吗
: g- q: p# ~% ?0 w% |( a' n6 |" n2 ~ 让我们一探究竟
3 z3 d7 F5 a! N" h 测流历史 2 s) |3 z& w9 \) b2 G
“流竹法”测定河水流速 / F4 Z$ g& Y l4 z
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。
( g, G( B/ [5 }* x8 f; u 古人用“流竹法”测定河水流速
+ M7 k) e$ |$ C* 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。 7 U7 ?7 b5 }# \6 |+ \
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。 H0 A5 ^( i0 \6 L5 l
机械式流速仪测流速
* g' C4 b, d7 G. j0 p( P: q" Q 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。
' |5 D5 g" \* {' t( A2 M 机械式流速仪测量河水流速 * a6 L* z6 a0 b: d" U& K3 Y% 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。 ) r. D B3 j; C4 c1 Q" ^( G$ a
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速
4 e$ a2 Q" a |7 S 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”。
! j3 q" o6 y9 m0 f; N { 使用ADCP进行流量测验 / J! X4 ]" 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。
3 O4 {1 s* `4 o) B/ Z& V 使用无人机进行ADCP比测试验
# K' g3 f5 Z' K& Y7 e1 L# k 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。
* U# v4 X" e5 v+ u+ R/ f5 g 测流方法
# P4 t' I! F1 |1 w$ f ^3 N 流速面积法
# N) P* ^+ K1 V( j9 @ 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( g; h) ]: S; L) F, c6 j
水力学法
) S' M& g$ o, f- {3 | 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
( r$ K' j* [- z 化学法 0 T, x" h+ \' _: |: 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。
9 j7 k0 U2 f! t9 i* [# [# S+ L' z8 v 直接法
% y$ v8 N' v4 S. q& g) a 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。
6 u+ {4 F% D8 a& X" T- G3 _ 来源:水利部水文司
# |9 S" B# Q9 ?: C 素材参考:《水文知识科普读物》
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