收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

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

[复制链接]
% @5 @# J) D" y8 l W1 ~" a! v! B* @

_& {8 Z. A2 J

! _5 W( ^6 c2 Y- E: f. ^

  //  

; Q/ O' f, S% I4 C

说起流量

1 @2 _6 G' `# ~$ r

你想到了什么

0 {( w& q" m( g( W( h

是马路上川流不息的车流

) w, B9 N- W& g7 l Y2 g& S

是地铁站水泄不通的人流

$ m$ d, J8 E5 z% c

还是手机时刻传输的数据

1 f4 Q2 r8 @" q& g0 M; M+ Z

字如其形

6 S6 g' L% n# X" P5 H

“流量”一词

|, l' J% K2 K1 `, X

其实原本是描述水的

) m5 t) W; H r* Y. {' p

在水文学上

$ w- U* x7 O) s o. m

流量是单位时间内通过河渠或管道

?2 x4 K/ l8 d2 U7 Q5 {2 s( M7 {! G

某一过水断面的水体体积

: X3 f2 W. r& l8 t n

也就是说流量是一个瞬时概念

) p7 V9 C4 i/ y7 A

径流量是一个时段总量的概念

* H# U* c' i# K3 b/ ^% n

流量的历史源远流长

1 a7 W" V: T9 f U! }( i

你可知道古人如何测流

* N/ G& p/ E2 E- R( w

目前又有哪些测流方法吗

+ P5 ?/ m8 R" _3 n

让我们一探究竟

- {& c" z- _$ C. Q; f S

测流历史

n' N( r( Z/ \ y6 ?( W

“流竹法”测定河水流速

: Z* F. K9 P) O1 ?- Z2 w% b) 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。

& Y; g) ]* \8 Y" a' u- t0 t. _3 D

古人用“流竹法”测定河水流速

/ e' Y! c7 M; P

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。

* Z2 @6 }6 \) [

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。

* g h: N: v' u! v M8 c

 机械式流速仪测流速

4 h1 h, S( e5 J6 s4 G+ l$ Z

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。

6 \; t; y) ~# u5 J4 R/ J5 ?7 _

机械式流速仪测量河水流速

& f: a9 \! Z( {& d9 r

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。

/ g" O7 F c1 t+ y& D" n

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速

! r& l* o- ^- w; u, L

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”。

( j2 |+ T x% x: Z1 Q* Y3 {

使用ADCP进行流量测验

# `4 P- |7 z6 B! l8 |% ]8 o

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。

* L# o- i5 r$ M

使用无人机进行ADCP比测试验

- d: G1 n' R& B4 S

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。

, y, Q0 y' d, ^; \

测流方法

/ |: {) ^8 g6 ]2 R/ z8 H* _

流速面积法

7 z( q# T2 U8 d

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。

. W) q8 K) t9 i2 O* p

 水力学法

9 G A4 Y1 a; [" s$ J7 j; L

测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。

7 g/ `9 Q% x* Y+ E; a

化学法

. I" u- H5 K. ?; ?2 ]

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* k% ~3 r3 Q! ^9 m7 ]! M

直接法

& z( N$ h2 N, K( 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。

9 B9 P6 b2 G* @+ `+ t: s1 u/ N

来源:水利部水文司

# _" s f( J {8 ]

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1 p, n2 X, V) s2 A 7 f0 U& W+ n( J2 t5 R 9 k5 U2 z! V- u* t+ p9 n & y' Q- t* [$ c5 `, S: b3 Y7 O1 e7 B+ | c
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
荆无命
活跃在13 小时前
快速回复 返回顶部 返回列表