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说起流量 + w r- N, p- q; b2 O7 Q; z
你想到了什么
: B; g3 s; v& ~* N0 J/ J- g6 G 是马路上川流不息的车流 8 k5 ^( B; @/ \: E
是地铁站水泄不通的人流 + D4 E% D& Y3 L- S; x9 q) q+ O+ X
还是手机时刻传输的数据
- h- L p9 i( ^/ N7 _ 字如其形
' A0 N3 E( K0 g. w# u2 n “流量”一词
9 H% Z; ?1 y6 Z1 ]. y 其实原本是描述水的 , Y* S- m$ m/ f; m6 G- T
在水文学上 % ~$ x: D4 _( r u- R
流量是单位时间内通过河渠或管道 ' o7 K1 a7 P0 p5 C- a
某一过水断面的水体体积 + c' Y% v0 D' O" t( ?+ N$ k, t4 {' p
也就是说流量是一个瞬时概念 : a3 k0 y6 @1 V0 r
径流量是一个时段总量的概念
) j; _* M# S- @) ?0 @- j' ? `% W 流量的历史源远流长
$ ^# X1 u. p- o2 Y% n, T 你可知道古人如何测流 ) t/ P( t! s* u, G( P0 z
目前又有哪些测流方法吗 8 L' d' g* C# a/ M
让我们一探究竟
+ @+ [8 i. O; Y: p 测流历史
7 C" ]" F% t' w! |8 T0 } “流竹法”测定河水流速 + r6 |; _5 O8 D* [
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。
2 ~$ P7 L5 p5 Z- i$ ?, [0 | 古人用“流竹法”测定河水流速 - r5 ?6 G h9 d1 I1 s" [ M- l2 L
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。
% N5 A Q& |5 c/ ~; o 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。 q% {. G! T4 V, D! p7 E$ l
机械式流速仪测流速
& a) r7 `- G% O' A/ _* G 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。 - W5 B8 K, U3 ]% D, b3 G' @
机械式流速仪测量河水流速
( ^/ y, }4 `# P, ~ 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 y! @( |; k8 s( i1 S
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流速 ( C2 x6 W9 x* n6 `& T
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”。
3 \2 ]: q( U9 R2 n9 H# L7 D1 F 使用ADCP进行流量测验 8 I, c; J; d6 |% p# h. D
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。 " N7 v3 H/ o- W; M' v7 ~- k$ X: N- d
使用无人机进行ADCP比测试验 r( ^% I& ] b" C% I7 t
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。 ) H0 J& {$ _7 w8 T. _) @7 f
测流方法 i h) v% c. m7 E9 U4 d: w
流速面积法 5 L+ p- k+ E6 a0 A( g
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。
+ M* u6 R2 g m. c" R2 i 水力学法
' F# b6 f% I0 Y, t. h6 d8 E7 r; o 测量水力因素,选用适当水力学公式计算流量。 ; G6 a- ~1 B3 x- Y8 [; t$ m
化学法
4 X* F) _+ v& F; q 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。
4 ?+ h0 K1 n( w3 [ 直接法 7 ?1 t e$ J; ~6 g/ s
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。 # T5 v; Q3 G- v
来源:水利部水文司 ; `9 I G' {- c! |5 \* A, M7 f
素材参考:《水文知识科普读物》 8 Y! a( a V8 W; Q( F7 r
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