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河流流量是如何测的?

流量是了解江河湖库的重要指标。近些年来,卫星、无人机、无人船等纷纷加入流量测定队伍,测量实现了“天—空—地”一体立体化监测。

9月11日,第十八届世界水资源大会在北京开幕。从讨论“气候变化影响下的水循环演变规律与机理”到探究“利用综合手段提高用水效率”,从研究“河湖健康”到共商“大江大河大湖保护与治理”,一项项课题,离不开“流量”这个基本概念。认识水、研究水,往往从流量入手。那么,什么是河流流量?

追根溯源,“流量”一词很早就用来形容水。从严格学术定义看,流量就是在单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水体体积,单位为立方米每秒。通俗地讲,如果把河流想象成自来水管,把“某一过水断面”想象成水龙头,那么流量就是每秒从水龙头放出的水量。

算出流量能干啥?其实,流量是了解江河湖库的重要指标。每月流量相加,可以算出河流全年径流量,我们就知道了河流一年有多少水,水利部门可以开展水量配置、调度,实施以水定城、以水定地、以水定人、以水定产。每月流量比照,就能清晰了解流量大小变化,推断出河流丰季和枯季,为防汛抗旱工作提供重要依据。此外,水利工程建设也离不开流量。在规划设计阶段,设计师要翻阅大量的流量历史资料,进而确定工程的规模、防洪标准等。在建设阶段,施工单位需要依据流量制定施工措施。进入运行阶段,流量又成为工程调度的依据。比如长江上游梯级水库群,在遇到大流量洪水时,可以相互配合,依次减少下泄流量,有效降低长江下游水位。

流量如何测?根据概念可知,只要获取过水断面面积和流速,两者相乘就是流量,这就是目前应用较为广泛的流速面积法。其实,流量的测量经历了漫长的历史演变。战国时期,慎到曾在黄河龙门用“流浮竹”测定河水流速,形成浮标法测量的雏形。浮标法测量精度稍差,但它简单、快速、易实施,遇到洪水暴涨暴落、漂浮物多等特殊情况时,仍可作为应急测量方法。

一系列高技术仪器的应用,让流量测定更快捷更准确。比如声学多普勒流速剖面仪,它利用多普勒效应,通过测量过水断面的水流声波频率改变,推算流量。在高流速、大含沙量等复杂环境下,电波流速仪、雷达流速仪等非接触式仪器可大显身手。特别是近些年来,卫星、无人机、无人船等纷纷加入流量测定队伍,测量实现了“天—空—地”一体立体化监测,可更好地为流域规划、河流治理、防汛抗旱、工程建管、生态环境保护等提供坚实支撑。

(作者熊 明 为水利部长江水利委员会水文局总工程师,记者王浩采访整理)

原标题:河流流量是如何测的?(把自然讲给你听·水)

来源:《 人民日报 》( 2023年09月13日   第 14 版)


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