30.2.1 明渠流量测量的方法
流量是指单位时间内通过某一过水断面的水量,是管道和河流最重要的水力特性要素之一。
流量测量可分为封闭管道的流量测量和明渠流量测量两大类。前者所测的大多是有压管道的流量,这种流量测量的方法已比较成熟,测量仪器主要有文丘里流量计、涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计等。后者所测的是明渠的流量,因为明渠水流有自由表面,其过水断面面积和流速都会随流量而变化,所以流量测量比较困难,本章结合水文测验课程要求,主要介绍明渠或者准确地说是扩大到河道流量测量的范畴。
明渠流量测量的方法主要有流速面积法、水力学法、化学法、物理法和直接法[1]。
流速面积法:通过实测过水断面上的流速和断面面积来求得流量,其依据是流量等于某一过水断面上的流速的积分。流速面积法测流主要有流速仪法、走航式ADCP法、浮标法等。在水文测验中,采用转子式流速仪以流速面积法进行河道流量测量的方法是基本方法,也是用于标定其他方法应用于河道流量测量的校订方法。本章的实验就是采用转子式流速仪进行模拟河道各断面的流量测量。
水力学法:根据能量守恒原理和相应的水力学公式,建立流量与水位或水深的关系。水力学法主要有水工建筑物测流、堰槽测流、比降面积法测流等。(https://www.daowen.com)
化学法:化学法也叫稀释法,根据质量守恒原理,将一定浓度已知量的指示剂在上游注入河流中,指示剂在向下游的流动过程中扩散稀释,其扩散稀释后的浓度与水流的流量成正比,如果测得下游某一断面水中指示剂的浓度即可推算出流量。
物理法:利用某种物理量受水流运动影响的变化来测定流速,并推算流量。这种测量方法有超声法、电磁感应法、电波法等。
直接法:直接法也叫体积法,在一定时段内,直接测量承水器中或基本没有径流来源的河、沟、湾内水的体积变化来推求流量。
本章主要介绍流速面积法测流的原理和方法。