河流流量是如何測的?一文了解
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流量是了解江河湖庫的重要指標。近些年來,衛星、無人機、無人船等紛紛加入流量測定隊伍,測量實現了“天—空—地”一體立體化監測。
9月11日,第十八屆世界水資源大會在北京開幕。從討論“氣候變化影響下的水循環演變規律與機理”到探究“利用綜合手段提高用水效率”,從研究“河湖健康”到共商“大江大河大湖保護與治理”,一項項課題,離不開“流量”這個基本概念。認識水、研究水,往往從流量入手。那麼,什麼是河流流量?
追根溯源,“流量”一詞很早就用來形容水。從嚴格學術定義看,流量就是在單位時間內通過河渠或管道某一過水斷面的水體體積,單位為立方米每秒。通俗地講,如果把河流想象成自來水管,把“某一過水斷面”想象成水龍頭,那麼流量就是每秒從水龍頭放出的水量。
算出流量能干啥?其實,流量是了解江河湖庫的重要指標。每月流量相加,可以算出河流全年徑流量,我們就知道了河流一年有多少水,水利部門可以開展水量配置、調度,實施以水定城、以水定地、以水定人、以水定產。每月流量比照,就能清晰了解流量大小變化,推斷出河流豐季和枯季,為防汛抗旱工作提供重要依據。此外,水利工程建設也離不開流量。在規劃設計階段,設計師要翻閱大量的流量歷史資料,進而確定工程的規模、防洪標准等。在建設階段,施工單位需要依據流量制定施工措施。進入運行階段,流量又成為工程調度的依據。比如長江上游梯級水庫群,在遇到大流量洪水時,可以相互配合,依次減少下泄流量,有效降低長江下游水位。
流量如何測?根據概念可知,隻要獲取過水斷面面積和流速,兩者相乘就是流量,這就是目前應用較為廣泛的流速面積法。其實,流量的測量經歷了漫長的歷史演變。戰國時期,慎到曾在黃河龍門用“流浮竹”測定河水流速,形成浮標法測量的雛形。浮標法測量精度稍差,但它簡單、快速、易實施,遇到洪水暴漲暴落、漂浮物多等特殊情況時,仍可作為應急測量方法。
一系列高技術儀器的應用,讓流量測定更快捷更准確。比如聲學多普勒流速剖面儀,它利用多普勒效應,通過測量過水斷面的水流聲波頻率改變,推算流量。在高流速、大含沙量等復雜環境下,電波流速儀、雷達流速儀等非接觸式儀器可大顯身手。特別是近些年來,衛星、無人機、無人船等紛紛加入流量測定隊伍,測量實現了“天—空—地”一體立體化監測,可更好地為流域規劃、河流治理、防汛抗旱、工程建管、生態環境保護等提供堅實支撐。
(作者為水利部長江水利委員會水文局總工程師,本報記者王浩採訪整理)
《 人民日報 》( 2023年09月13日 14 版)
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