关于流量测验介绍

[拼音]：liuliang ceyan

[外文]：discharge measurements

江河渠道流量的实地测量。是水文测验的基本项目之一。流量是单位时间内通过某一过水断面的水量，以米3/秒计。河流的流量随时间变化，通常不用实测流量资料来反映流量变化过程，而是用有限的实测流量与相应水位的资料建立水位流量关系，然后用连续的水位观测资料通过这个关系推算流量的变化过程和特征值。流量测验的次数及在高低水位间的测次的分配，要满足确定水位流量关系的需要。流量是江河、湖泊、水库等水体的重要水文特征，它决定水资源利用的可能性。流量数值是各种水工建筑物的规划、设计和管理的重要依据，城市给水、排水、航运、引水和分流等措施都需要流量资料。

流量测验方法按其原理分为三大类，每类又有若干种。

流速-面积法

基本原理是:通过横断面上某单元面积的流量是该面积与流速的乘积，分别测出各个部分的面积（即测量水深和距离）和流速，即可求得流量。按流速测量的方法，流速-面积法又分以下几种：

这是最基本的方法。常规的作法(图1)是：垂直于流向设置断面，沿断面设若干垂线，将过水断面划成若干部分。在各垂线上用流速仪施测流速，用测深杆、测深锤（铅鱼）或回声测深仪测出各垂线的水深，并测定各垂线位置同岸边起点的距离，从而得出各垂线的间距。算出垂线间各部分的面积和平均流速，并相乘，即得各部分的流量，各部分流量的总和，即为断面流量。如垂线较多，而且垂线上有足够的测点，此法精度较高，往往作为各种方法比较的标准。此外，还有动船法，即测船沿着断面，边横渡，边测量；用特制流速仪测速，用回声仪测深，推算流量。精度略低而测流所需的时间短得多，宜用于测次要求较多的平原大河；积宽法，利用水文缆道悬吊流速仪沿断面移动测速，宜用于有缆道的测站。

是利用浮标的标志物显示流速的测流方法，浮标型式按形状分有水面浮标、浮杆、 双浮标等（图2）。水面浮标法对涨落急剧的中小河流的洪水测量，较为适宜。浮杆和双浮标则常用于小流速的测量。

把实测的水面比降，断面数据和本站的或借用其他测站的糙率值，代入适当的水力学公式计算流速和流量。通常使用曼宁公式：

式中υ为流速；n为糙率；Rh为水力半径（常可用平均水深代替）；J 为水面比降；Q为流量；A为断面面积。此法精度较差，只在不能使用其他方法时采用。洪水调查时，常用此法。

在两岸与水流斜交，设置一对或几对发射和接收超声波的装置。超声波斜向下游的传播速度大于斜向上游的，其传播时间之差同流速成函数关系。利用这个原理，测量某一层或几层的平均流速，结合面积资料算得流量。此法 *** 作简单，可以自记、远传，并能迅速频繁地工作，适用于水位流量关系不稳定、需要大量测次的断面上。但此法设备费用高，而且在水中气泡、漂浮物和泥沙多的情况下，可能失效。

在河底设置线圈，通入电流产生磁场，水流切割磁力线，产生与水流速度成正比的电动势。用此原理测记流速，推算流量。此法一般只用于比降变动频繁的小河或渠道的流量测验。

量水建筑物法

基本原理是，通过跨河的量水建筑物的流量与上游水头、上下游水位差等存在函数关系，因此只须在断面上设置标准型式的量水堰或量水槽，观测上游或上下游水位，即可用水力学公式推算流量。公式中的流量系数在实验室用模型率定或在典型站上用现场率定。此法精度较高，工作方便，但测流设备造价高，一般用于中小河流。河流、渠道和水库上的堰闸等水工建筑物，在条件适合时，也可用于流量测验，但流量系数要根据现场实测一定次数的流量资料来确定。

稀释法

基本原理是，在河段上游投入的示踪剂，随水流经过一定流程后在水中稀释、混匀，但总量不变。稀释倍数同流量成比例。按示踪剂的数量和下游示踪剂浓度的检测资料，计算流量。用此法不要求水流平顺，相反，要求水流紊动，使示踪剂能迅速混匀。宜用于水流紊动的地方。示踪剂有化学盐类、荧光染料和同位素等。使用前两种，能检测的最低浓度数值较大，一般只能用于小流量。后一种能检测到很低的浓度(可达10-9)，因而可用于较大河流，但以不危害环境为限。

受潮汐影响的河流，流速变化较大，而且可能顺、逆不定，要选择若干个潮流期，连续测量。结冰的河流，冰盖在水流上侧形成封闭边界，要开凿冰孔测深、测速。计算面积时，要扣除冰层和冰花侵占的面积。

参考书目

1. 水利电力部水利司主编：《水文测验手册》，第1册，水利电力出版社，北京，1975。
2. WMO，Guide to Hydrological Practices，WMO-No.168，1981.