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说起流量
' @8 L V! S$ B$ x; `8 U$ \ 你想到了什么
% Y+ O+ t# ~1 @, Y$ Y, c 是马路上川流不息的车流
! y9 `" T; N) l+ ~ 是地铁站水泄不通的人流
" V6 A7 x, e5 D( K* F 还是手机时刻传输的数据 ' u, `( ?2 k! b& C
字如其形
4 l/ J g0 B e& R) a5 J “流量”一词
# e N- p+ y- p8 U6 r# c 其实原本是描述水的 , |. S4 q c s, @
在水文学上
; z; P/ L) B* B4 h' m- S- C y 流量是单位时间内通过河渠或管道 * O8 q- {) j( ~" s
某一过水断面的水体体积
U, {* r* z3 ^5 j( B6 j [" V( x9 V! z 也就是说流量是一个瞬时概念
3 h+ s& n( ?; ]) b 径流量是一个时段总量的概念 2 u# T5 i. b0 p0 c: u
流量的历史源远流长 7 r: } e2 `- }+ E1 I# p
你可知道古人如何测流
' O; `) c+ N2 M9 O 目前又有哪些测流方法吗 # n1 l) ?$ a. g
让我们一探究竟 & K" X0 L2 C& D, F$ O9 K+ F- H
测流历史
4 ?7 F' @( K, J. {( y+ ^- p “流竹法”测定河水流速
) k) Q2 n* z& `# a0 R% i6 b 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。
7 j0 f1 t3 q! ?8 K( Z9 e. J 古人用“流竹法”测定河水流速
I& p T" A C) |8 u 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。
+ A* g' ~- C, X, E 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。
# K1 E. _8 X! ?( a" S6 |/ e2 K 机械式流速仪测流速 # z8 t6 ^3 }7 x! G7 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。
* q$ }( _* F* A 机械式流速仪测量河水流速
# O' v% r3 @- T8 ]) m+ v+ {# 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。 / R6 v+ X$ C4 l; t3 W" _% O
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 0 ]( m% {0 g" P* X$ h
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”。 6 c. G7 r, e; H: s& U a
使用ADCP进行流量测验 % J- B2 |7 `( B3 x
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。
# p4 \ E# A" h 使用无人机进行ADCP比测试验 - Z& J' ]4 I: I9 r
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。 9 h, ?- z6 G: Q2 l$ y
测流方法
j" `! ^6 ^9 l+ ?4 z 流速面积法
: f; L$ T# h7 F 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。
) `" J2 Z9 L' ~0 e" ~: | 水力学法 6 c c: F7 m# O% {) {0 w0 e6 K
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 ' m4 ]. _0 a/ E% L2 L" K! m+ v9 l' B
化学法 2 `- z" F9 Z, d3 J% @2 b/ {
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。 7 a$ s. X( |. m$ v
直接法 4 Q( o2 V3 e; {/ w! w" x q" x
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。 . v, p/ k3 d# n) p% P( U; x) z
来源:水利部水文司
* l0 T( i' v1 C5 V3 F/ f* {7 i 素材参考:《水文知识科普读物》
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