说起流量 $ B1 b, Q. \9 c2 B3 u
你想到了什么 2 H+ l! N" P5 h) C
是马路上川流不息的车流
' p* x% ^5 U4 M0 @ 是地铁站水泄不通的人流
# Y6 U4 J( B8 x. [! T/ [2 S# R 还是手机时刻传输的数据 & [0 t, K! |. ~: h4 V Q
字如其形
- f- e9 W7 t. t s “流量”一词 ) {0 A2 P+ _* ~! L2 N/ ]# U: X
其实原本是描述水的
5 c' |1 f! ]2 ] 在水文学上 0 B/ l, X5 j, x1 g% p! [% [) t6 C
流量是单位时间内通过河渠或管道
) @9 s4 C2 z# k, S T4 G 某一过水断面的水体体积 3 X7 G4 t% g3 S# l$ u& c2 K
也就是说流量是一个瞬时概念
, h' i7 I. x; {! J7 {: j 径流量是一个时段总量的概念 1 r& C+ b0 F3 y$ C' [! `! j
流量的历史源远流长 " @0 w. V3 N% P4 _
你可知道古人如何测流
$ b! W3 b+ z" Q3 c 目前又有哪些测流方法吗 . U: }4 J6 H& H6 g& m5 S1 d3 Q
让我们一探究竟
& m" z/ r+ i" k4 N! m7 V 测流历史 $ I' n8 L" f9 y+ j+ C% y/ ], Y
“流竹法”测定河水流速
, J3 J: m) K% N- `. H 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。
- E( l' Y, u: s6 H, r5 X 古人用“流竹法”测定河水流速
( z; X* p& ]0 S* N- p3 O- y5 u' L0 G 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。 - B+ G, g! g# D/ \' `
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. {4 D9 O' Q: j, n# v
机械式流速仪测流速
3 T. s6 V/ c! a2 W4 o( ` 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。 4 s/ E4 c" C( T; f1 k2 d
机械式流速仪测量河水流速
- C$ f4 G8 `- V- Z" Q0 O+ O 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 O) ^% [1 d- z4 J% S# [- {
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 M$ b b1 S" M) g/ c
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”。
j6 C- Q% |) X9 \1 W 使用ADCP进行流量测验
# x3 ^1 q, f. `4 h- _ 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。 " t. t j" ?3 T& o8 [$ f- d, U
使用无人机进行ADCP比测试验 5 g3 J3 @; f0 k) N) v$ y7 B6 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。 ; q8 c% v7 q/ `6 J4 h/ c5 M
测流方法
3 Y5 }: ~) j; a. z( m8 T 流速面积法 ; a& g: ?% B/ g- p
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。 7 [. R+ B) Z0 t2 v# ?1 N
水力学法
+ D: d( [1 V5 k! ~) N- d5 j 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
$ E4 ]% a3 a0 y; G1 r 化学法 @8 O2 u% ~ q
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。
4 O- a. E1 x+ c% S5 P& O 直接法 & _/ w5 O8 d) ^$ f; P- Z, z# k
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 e; U+ ]6 T. ]5 _
来源:水利部水文司 8 C2 E' F. F: o" A0 {8 a3 U! ~5 n
素材参考:《水文知识科普读物》 A2 U! q# o1 k$ ?+ g5 t& e( i3 }
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