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说起流量
* u) c7 p. J5 _! i 你想到了什么
; Q0 h0 P5 _5 Y1 z. O* q 是马路上川流不息的车流 2 @. s7 [6 y3 Y3 }( ^8 O* n
是地铁站水泄不通的人流
: S9 e% q: D L+ i; n: W( W 还是手机时刻传输的数据
; w! |: X% [* ?3 | @2 i V 字如其形 ' ~+ w K9 t; k. f$ Q8 w
“流量”一词
* F5 q1 F2 h4 A( J/ ]1 z8 p: r O 其实原本是描述水的 7 Z/ e. Z1 B/ O) i3 Q
在水文学上 ! g) s& y' s7 y! L& O6 Y- r! o5 j
流量是单位时间内通过河渠或管道
4 [, v: @2 p7 I i" f 某一过水断面的水体体积 6 \6 B" }1 p6 @; {% K
也就是说流量是一个瞬时概念
7 T/ r* i' m* d# ~( ^3 G8 K, q5 Z7 P 径流量是一个时段总量的概念 * [* G/ R$ [2 b- F4 `2 K, T
流量的历史源远流长 / l$ S! y- A- _5 ^$ W4 m
你可知道古人如何测流 , ]7 _' s0 P5 z; n. ~& h9 [
目前又有哪些测流方法吗 0 {0 R/ N& g( p8 G5 A# D6 m
让我们一探究竟 $ R+ M- M- Q/ B0 N
测流历史 * R O; s( ]# B' l8 T4 W
“流竹法”测定河水流速 . Y2 Y y6 Q, O1 o/ M& N* M% d/ a
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。 0 Z8 ^* Y3 i) \) U
古人用“流竹法”测定河水流速
) g T9 p" g$ L- d9 V- {$ G4 U. S* K 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。
; y( }- J7 Q6 ]7 y+ Y 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。 2 J1 ^4 g2 A4 a$ ? z
机械式流速仪测流速 2 X6 l1 S i* j1 f% a+ V9 @
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。 & V. B8 g8 g7 X0 G
机械式流速仪测量河水流速 ) E7 D% v7 g9 A# }7 H
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。 & H0 `" l+ h/ m+ r6 I6 X! Y7 P3 D
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速
; H5 c$ ~0 Q9 w- d7 l3 U 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”。 9 @4 m# r: `; S$ {0 [9 T3 Q
使用ADCP进行流量测验 # z0 m, R: ^2 I" z5 N$ 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。 ' h5 K! A& E* x H* T3 `
使用无人机进行ADCP比测试验 + ?/ c, o. B% W4 L8 _' D
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。
" b3 C( z6 f6 F- W [* F* Y 测流方法
8 v1 }( |. r! \$ z 流速面积法
: Z' m# G! R# n/ ]( r, m$ M 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。
: ?+ T- x- t0 |! F& r9 h: w 水力学法 $ \8 W0 S2 y" ]/ w% R4 Y8 E
测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 ) t; g* k* E$ X- @$ G& I6 ]* q# i
化学法 ) B- s& R: f/ |- H. I4 K( w
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。 0 [" U: E# O" ?8 u8 ^9 k4 D
直接法 2 A/ K+ [6 ]* P: q
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。
8 L# n; D! Q2 O, r1 {1 h' l 来源:水利部水文司
2 u m( b& w4 Z; m$ u 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4 I$ m- Y$ Z7 ?% K6 q
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