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5 _. V& n n; X0 {5 h7 {9 W- N // , ]5 M$ z1 x- w) e' }7 X
说起流量
; C+ \( z, A9 o% G 你想到了什么 $ Z3 m5 P7 j9 {
是马路上川流不息的车流 ; R% W$ D7 v4 s0 g- b9 v
是地铁站水泄不通的人流
& K7 r3 O1 K, \$ X3 x. ` 还是手机时刻传输的数据 5 W' j, @/ ^5 E2 _" Q
字如其形 ( w+ ]( W, D' r# }. i/ U
“流量”一词
2 _- m5 p4 f/ F( A% r/ J0 a9 X' C 其实原本是描述水的
7 Z4 V2 u# a, w* g& W 在水文学上
& ]; w" B+ `1 f' @. A8 { 流量是单位时间内通过河渠或管道 $ M* y8 l; U- Q, y, M
某一过水断面的水体体积
4 {( i* l0 ]5 o7 U+ _, ^ 也就是说流量是一个瞬时概念
* h. k, `9 ~! J( n+ H0 ` 径流量是一个时段总量的概念
6 s1 k( R$ d9 A# P$ j: X' d 流量的历史源远流长
: U2 {; m; I9 M( t0 I3 I 你可知道古人如何测流
3 @+ w, m/ |5 H5 L7 e 目前又有哪些测流方法吗 : ^' \: v; q3 q# @
让我们一探究竟
* ^2 k! d( O! n/ U 测流历史
0 s: `8 }0 @; K- A" ?7 J! ? “流竹法”测定河水流速 % m4 p$ Z+ z: ~' u6 o* u- @
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。
# T. E* G# Q) A6 |- y6 H0 p+ X 古人用“流竹法”测定河水流速
' A& z/ k" J# \: E7 G; q 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。 & e, U& ?% P$ L4 s4 m! K
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。
/ y( y: A E0 R T& Y+ y 机械式流速仪测流速 0 W- w! r8 L+ t1 X
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。 9 m8 Y3 o& N. }- e% [
机械式流速仪测量河水流速
* I4 L# X5 m5 _# y# J6 T 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。 8 }, Q% J7 R3 _7 Z0 k
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 . X ?- ?" ?) s7 L2 y, N& 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”。
& \# Q, {8 B6 | 使用ADCP进行流量测验 ]- b% b* e! V; \
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。 : o3 w2 {+ N' a( [
使用无人机进行ADCP比测试验 6 B9 \, V$ q7 {4 z8 q
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。
; }, p9 d, a( x& y0 S 测流方法
. V! X7 I: l/ I 流速面积法
5 V- w @+ y) Z0 E! b( i 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。
1 {) | v5 E; ~/ R 水力学法
- @4 Q. _; I: }/ A4 `. i, N% ] 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。
: P! z: ~% Y; f1 T. j 化学法
# M* Q, m* n4 C" C3 Q5 u 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。
% |# d7 q/ W, P* h/ w 直接法
* q8 G0 }5 t% A3 C" I& G8 m 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 a7 N. [. t8 q8 q! r' b2 J 来源:水利部水文司 ! l9 V6 d) D R4 u) y3 k
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
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