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说起流量
9 M& E. `$ g. T) \4 \ g5 t7 Q3 V 你想到了什么 3 w0 G. X# f# b0 F* N" r
是马路上川流不息的车流
8 ?! ?/ N" y- q4 r! B2 E' F 是地铁站水泄不通的人流
& p! N/ n7 G! l 还是手机时刻传输的数据 1 ]& v; e/ R2 x* t0 q
字如其形
+ D% S( h$ S1 D- z: z “流量”一词
/ c- S& {" e# C* S/ F7 u! k. u# s 其实原本是描述水的
, T& x$ j. k& P8 b3 n 在水文学上
' }+ S/ [# T3 X& T 流量是单位时间内通过河渠或管道
j3 @4 f! p% g* `, _7 T 某一过水断面的水体体积 # u2 ]' Z# d v( s0 R' a9 y5 O+ k @
也就是说流量是一个瞬时概念 ' w- g6 z0 H8 T0 Z- ~' F
径流量是一个时段总量的概念
. K# q( {$ K- T1 F9 m+ A% B' d 流量的历史源远流长
" t' m, L% Y$ ~7 z4 m 你可知道古人如何测流 9 s5 j( L+ C* C w
目前又有哪些测流方法吗 9 B2 ^/ W% u6 ?, i. z! M
让我们一探究竟
" T/ L$ H8 `8 x' @* W' a 测流历史
; P$ |+ f9 P H “流竹法”测定河水流速
/ A3 p9 s X3 G% K& S: C/ I' e 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。
: J% n7 L2 B) P3 { 古人用“流竹法”测定河水流速 ( G, g8 `) E+ o1 H, X7 ]
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。
4 S. y+ B/ g- B6 I 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。
7 ]5 }( P$ V# T, U- n. s5 h 机械式流速仪测流速 9 D) ]5 i$ @/ h
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。
$ H% T! g- D5 W( V) }3 E: j 机械式流速仪测量河水流速 ( E/ B, U* x, a) C5 z: b
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。 3 j5 s- t, q5 ^( u
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 + E" p$ |" L# W2 O! v
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”。
! k1 |8 c/ ?8 e% x 使用ADCP进行流量测验 2 |+ a8 M: _ B3 |0 s" M8 D. D! S
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。
1 x8 \8 G5 A" `! Z; M9 @8 i 使用无人机进行ADCP比测试验 * [) O9 \5 U4 b5 S) w5 }" l
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。 # k2 m/ h4 X* W; p0 H
测流方法 8 w) k$ x. V& ]& N! t
流速面积法 8 Q- H( v( ]# r% y
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。
$ c$ [' q( \' {0 i% p# a+ K0 y( R 水力学法 8 `" C8 q1 a( S0 V
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 # e0 ? N8 }) ~
化学法
' P- p1 ?6 E. C* J! S 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。 ) S) p, p" |. U9 N
直接法 4 G4 i- ?6 w3 }7 {2 r, E; |
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。
' Y1 Z' A. y. L i8 u 来源:水利部水文司 5 L' A- j7 l& n- V
素材参考:《水文知识科普读物》
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