此“流量”非彼“流量”!解密你不知道的“流量”故事 - 声学多普勒流速仪adcp

[复制链接]
) t! s4 |9 L9 E% Y/ L) A# B
9 W- u. { h5 q% T0 q
# z3 b" P8 g& p5 R4 o2 e

//

4 O5 i% q! \9 X% M6 Q0 h% Z0 \

说起流量

9 ~. h, g" ]7 D' \9 u7 x

你想到了什么

( r" n# o; j7 R- |

是马路上川流不息的车流

; ^5 G7 o9 _! e

是地铁站水泄不通的人流

- X) P8 o! x# I6 v/ f$ T9 b

还是手机时刻传输的数据

# D- l; P5 r- n

字如其形

. ~8 t) z% w T# }; L

“流量”一词

$ Y0 p5 x" u1 t4 y" ~3 D# r

其实原本是描述水的

C. Q# _# j8 O7 N- f( g

在水文学上

$ }; Z& b# A/ O7 A+ P

流量是单位时间内通过河渠或管道

. F1 ^5 ^9 n; G) a( W" y% O; w

某一过水断面的水体体积

+ X, I3 R. ^! S/ g3 J7 m

也就是说流量是一个瞬时概念

" [* A1 H3 x$ {1 _

径流量是一个时段总量的概念

/ j9 v! ^6 y# f0 ]0 i9 R

流量的历史源远流长

, B8 ?0 Z2 \ z. V

你可知道古人如何测流

* R# h+ d% B, U$ i

目前又有哪些测流方法吗

3 j; @- |: g$ @! D% m6 r4 j& u: U

让我们一探究竟

# i: z2 q6 q4 C9 j- ]

测流历史

2 S7 L# O3 ^& r

“流竹法”测定河水流速

1 Y3 g2 Q- X5 H3 C8 n. Y' v

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。

5 t0 b& ^7 t0 X+ [, Y6 o

古人用“流竹法”测定河水流速

: L( `- k6 {9 g& f" z

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。

+ H2 |! i; D; O1 I; V! 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。

( y/ ]! w' b, Q' {( ^2 M) g

机械式流速仪测流速

; E$ b* v( \% h5 T2 F: e

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。

9 g! b, ^8 L' V# C2 }* d# `

机械式流速仪测量河水流速

- d6 m- ]9 p7 E D" ~

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, A# B! ^1 |# i" W' u# ~

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速

/ O$ |! Y+ H5 ?, I

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" Y, L! Q4 {8 X( G9 V

使用ADCP进行流量测验

" s5 e7 J0 y+ Q( ~: b6 ?

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。

$ K" T& P0 N" Q. ]

使用无人机进行ADCP比测试验

* b; T. f' {& B) g% R E

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。

% r; X# j I m9 H1 F

测流方法

8 @. Q; V/ ?$ Y

流速面积法

9 _3 U( @- E" E8 U

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。

" \ S. X3 _ v* N4 U# e) C5 z/ f

水力学法

+ w. B) ~. Z0 p. W( K3 u

测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。

$ ^8 ^' M- F0 o' U" A- g2 o

化学法

+ c% y! D$ a6 {

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。

) l! G0 i# Z3 H* P. U0 r& J' G

直接法

6 x. o3 y$ @ Q" m' s

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。

3 l3 {! D; p8 z2 v9 ?

来源:水利部水文司

# `+ i6 a) p) v& G/ P8 |

素材参考:《水文知识科普读物》

% W# G3 N# D* U! b8 m- W6 f7 d
& W) l2 `) F& o0 r
6 X! J5 g5 s x: |$ G, z ' ~0 ^6 ]" I- E4 f4 \# {# J6 J 0 r q# w( b- w5 u$ U- _8 \0 s: x9 H- r* M( \0 F) G# Q0 h . P% M/ t# O' a" z
回复

举报 使用道具

相关帖子

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
风亥
活跃在3 小时前
快速回复 返回顶部 返回列表