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说起流量 - Z; a5 `5 E% W$ T
你想到了什么 9 s& B" I7 R5 D8 a5 r+ f
是马路上川流不息的车流
7 O: E6 J1 K/ Q( `3 h1 |5 e) j 是地铁站水泄不通的人流
& i% |8 `! y" f7 t3 V- H 还是手机时刻传输的数据 % s0 I1 @ G' ?6 K& Z4 f
字如其形
& v8 `8 L- W) l, a, ? “流量”一词
5 W0 R' v1 N" F `' ~2 T 其实原本是描述水的 2 U( U' o' B" B& Z, M
在水文学上
c7 g( Q0 [; X) M5 L 流量是单位时间内通过河渠或管道
( y9 a8 F( m1 j- D c8 n+ J E 某一过水断面的水体体积
* s9 {2 e) Z& |$ w; R' W1 O 也就是说流量是一个瞬时概念
# B5 h" c. H2 w, R 径流量是一个时段总量的概念 4 H" ]* X# B7 g: c6 S! B0 c+ J! N
流量的历史源远流长
( V# I: ]4 Z$ ~ 你可知道古人如何测流 9 }: b* y$ @6 P
目前又有哪些测流方法吗
; j4 Q8 a* ]8 S& a0 W! O. V: q" b 让我们一探究竟 0 C. k1 @6 w* v! O8 ]0 `- o8 V
测流历史
8 D: j2 ?6 \: w; V# k, S “流竹法”测定河水流速 ! j. S. J" ?" g
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。 , \9 P- O: q$ Z4 t6 B
古人用“流竹法”测定河水流速
+ B$ `* @' u# L h7 f2 [ 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。
0 z- k* g4 |9 ]# y 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。 , L8 w1 U# f/ X" M- ]
机械式流速仪测流速 . m) R1 z% o* p
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。
2 |2 ^) g0 G$ Z. i6 D% {0 ^7 C 机械式流速仪测量河水流速 / q9 `: c- | F* z3 i7 q: M( C! k
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。
; N" `1 E; ]1 M5 {2 m( t3 M 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 / C2 k' Q3 `# `4 B4 t- a5 [" E9 N
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”。
! ^% Z7 ]& Z9 n [ ?( x0 w4 L 使用ADCP进行流量测验
( v- j" r6 Q/ ?2 ^8 [+ x s 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 J: d% v7 T0 V) [
使用无人机进行ADCP比测试验 6 Q0 J5 F. R* r6 v* A, ?
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。
- l" X7 ]* Z, _ \, ~ 测流方法 2 ]1 b% [7 O( H4 e* v* H% Z
流速面积法 - q, T' k0 G0 K5 F6 V) b$ 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。 3 f _ D* F1 V# s* h
水力学法 0 u& ~4 B; M" X, N% @ E% W4 p
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
- T2 _- X8 v+ ?3 C [* m/ d 化学法
9 g1 F& T9 Y1 U7 A; z( L( k 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。 5 P3 q6 e- N9 z% ]
直接法
( S' F9 R/ K# Q3 { 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。 & O& g' U# Y' S* \# B
来源:水利部水文司 / n# S+ M# I1 z4 u2 E8 P
素材参考:《水文知识科普读物》
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