说起流量 0 |' Z0 s( \7 ^* i% O. j7 T9 k
你想到了什么 " W1 ~/ F* x: ~+ Z7 \' y/ @
是马路上川流不息的车流
2 N! @8 N3 n( s: w) e0 [ 是地铁站水泄不通的人流
! t4 f1 O6 h2 I 还是手机时刻传输的数据 5 I) z* P% ~! f1 T( V5 x, C
字如其形 1 \6 a y& ^# \, p1 c# U: E
“流量”一词
/ x+ c* D/ _! i% I 其实原本是描述水的
9 ]! `: P; y" A Y/ u 在水文学上
$ M% w, X' c! @" Q2 u 流量是单位时间内通过河渠或管道
" N/ X. b, u) d# m 某一过水断面的水体体积
, V+ I, b# [% V) k 也就是说流量是一个瞬时概念
% L3 _9 V, t N9 V6 h 径流量是一个时段总量的概念
3 S) c4 W) O# R- T: y5 R" i 流量的历史源远流长
: w R3 {( W) u% e) C5 `: F. x 你可知道古人如何测流 ( l) \- G: H) r* Q2 h
目前又有哪些测流方法吗 . o/ h6 A" t) ]
让我们一探究竟
O4 y9 F) l6 r" `& V0 @ 测流历史
! z0 \# I( Z$ I6 V$ Q; D4 c “流竹法”测定河水流速 0 x: H* Y' z, R4 l
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 x% Q' w7 H% l6 C
古人用“流竹法”测定河水流速
; d5 l7 |3 V' ^. 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。 0 G: B( y: P/ K; V
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。 ; V2 Q. l" N: a' x
机械式流速仪测流速
, W3 T) U! r: \: ^/ c: T 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。 ! y) P4 b8 k# ~ s$ f) ]: I
机械式流速仪测量河水流速 ) u$ c7 x9 p. {1 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。
0 {, m# U1 j# D1 Q H 声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速
% |& K" I/ @; T1 m) n F 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”。
! ?# h7 {1 Z- `! u* g 使用ADCP进行流量测验 - d# ^ ~# A- w( r* Q# ^. h
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。 : s8 r3 z( D+ w1 L2 n% @- L$ y
使用无人机进行ADCP比测试验
6 a5 {. O! q. G6 K/ |3 V* L8 b. _* | 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。
% h2 H. @# _: {' a# V' \, m+ Q) ]6 X 测流方法 * r) Z9 Q% S* r9 M |; ~
流速面积法
( G) p$ }/ n8 O/ a 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。
( U7 h& _( n0 o4 D) m2 T- c' i 水力学法 4 N6 t! s# n( Q9 L6 a
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
6 _/ i( _( Q- H' O9 t 化学法 . {8 m0 o7 j6 ]. o+ h
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。 ! N. n* Q# D7 X+ i) c K) {
直接法 ) g) j/ p6 t3 B# w; j- n. V# l
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。
B8 F( }" \/ A; B K 来源:水利部水文司 4 a9 P6 V3 U- s/ ~$ q$ g4 A5 o
素材参考:《水文知识科普读物》
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