水文科普I解密你不知道的“流量”故事 - 声学多普勒流速仪动态图

7 |$ E- M9 G/ \! t

( B. q K0 B8 D

( E7 p% T9 V4 n+ I9 q U$ V

  //  

说起流量

你想到了什么

" }: M4 W# a' H [

是马路上川流不息的车流

是地铁站水泄不通的人流

- y- {* a/ ^) K

还是手机时刻传输的数据

1 w: s. j l8 L

字如其形

$ W( b0 R( ] O7 }8 ]$ h/ \/ a

“流量”一词

其实原本是描述水的

在水文学上

* e5 O+ [( _5 [) x6 Q Z

流量是单位时间内通过河渠或管道

某一过水断面的水体体积

c! y# {9 e/ G( L+ b

也就是说流量是一个瞬时概念

5 M2 e. J4 n; P. V1 |) S

径流量是一个时段总量的概念

5 [- r' y& t+ R5 |$ @; q9 H' S- [& i

流量的历史源远流长

你可知道古人如何测流

1 H. ]9 x6 w* w* {

目前又有哪些测流方法吗

6 O- n1 i- g( c) E" b' l! V' A6 q6 R

让我们一探究竟

测流历史

“流竹法”测定河水流速

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。

古人用“流竹法”测定河水流速

[: h( j0 K) f, b( q. w

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。

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。

 机械式流速仪测流速

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。

. I2 v" F' E7 J, ~ |9 X6 g) r

机械式流速仪测量河水流速

8 T+ F) M. x* @' F3 l0 F

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。

6 D# H& i5 S/ [) ]& ]6 B1 h

声学多普勒流速剖面仪（ADCP）测流速

* Y3 w* N; M3 q1 l9 r4 _

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”。

使用ADCP进行流量测验

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。

9 Z1 ]& V0 ~( Y' s

使用无人机进行ADCP比测试验

. y6 Y7 C0 d" ]; C# ~9 i* x

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。

测流方法

流速面积法

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。

 水力学法

0 Y% e! o* E! V9 o3 S) l

测量水力因素，选用适当水力学公式计算流量。

( [1 Q) \% m8 }& j- r

化学法

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。

8 f! Z+ J Y- ^' v- B1 C# K' U7 U

直接法

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。

来源：水利部水文司

- |( K8 P( _' v5 }' h/ {3 E+ S7 z

素材参考：《水文知识科普读物》

 扫码关注发布水文动态服务水城经济 . \2 J% T& m6 | _ . B. J9 U7 F( x# R$ ^+ B 4 b. N9 V8 p5 c3 O$ p) K7 G3 M6 B