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现代水文新技术:其他流速测量仪器

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:水面流速乘以浮标系数得到垂线平均流速。国外的有些浮标设计成使水下部分达到0.25倍甚至0.9倍水深处,这样的浮标运动速度是部分或大部分垂线上流速作用的结果。测到的垂线流速较准确,浮标系数也比较稳定。在枯水期,流量很小、水很浅、流速也很小时,所有其他流速测量仪器都不能应用,只能用很小很轻的浮标来测量这种浅水低流速。

现代水文新技术:其他流速测量仪器

除了前面已介绍的几种流速测量仪器外,还可能应用的有压力式流速仪,光学流速仪,水力模型用的小旋桨流速仪。它们在水文测验中应用很少,主要用于室内试验。浮标似乎不能称为仪器,但它是一些河流高洪、或浅水小流速测量所不能少的测具。遥感测速也正在发展。

1.浮标

浮标可分为水面浮标、深水浮标、浮杆和浅水低速浮标等四类。

水面浮标漂移在水上,入水很浅,只受表层水流的推动,测得的是水面流速。水面流速乘以浮标系数得到垂线平均流速。

深水浮标有较大部分沉到水下一定深处,随水面上的浮着部分一起运动。国外的有些浮标设计成使水下部分达到0.25倍甚至0.9倍水深处,这样的浮标运动速度是部分或大部分垂线上流速作用的结果。水面部分相对小很多,受风的影响也很小。测到的垂线流速较准确,浮标系数也比较稳定。

浮杆的原理和深水浮标类似,只是为了制作方便,在浮标下悬挂了一根沉入水中的杆子。此杆子受垂线上一部分水流作用,使整个浮杆能较好地测得垂线平均流速。浮杆的杆长可以调整,随水深而定。

上述三种浮标都有用于较深和中、高流速的水流中。在枯水期,流量很小、水很浅、流速也很小时,所有其他流速测量仪器都不能应用,只能用很小很轻的浮标来测量这种浅水低流速。这种“浮标”只能是很小很轻的漂浮物,因地制宜制作应用。这种浮标很轻,受风力影响很大,有风时不能应用。

2.压力式流速仪(www.xing528.com)

(1)工作原理。根据水力学伯努利能量方程可得出。如果能测出一点的动水和静水压力差,那么这一点的流速可以用此公式计算出。式中v为水流速度;g为重力加速度;H为动水压力(正对流速的水压力)和静水压力(垂直于流速的水压力)的压力差。使用中要在式中加一系数α,。也可以简化为。仪器制造出来后,可以在实验室里用已知的v和仪器测得的H来标定系数A或α。使用时,测得H,用A或α计算出流速v。

(2)应用产品介绍。用于实验室中测量水流速度的压力式流速仪称为毕托管,其结构和测速方法在水力学中都有介绍,此处不再赘述。

3.光学流速仪

利用光学原理测量流速的仪器称为光学流速仪。成功地用于测量流速的是激光流速仪,激光流速仪的测速原理和电波流速仪类似,主要用于实验室中水力试验的水流速度测量,不宜用于天然河流。

4.水力模型用的旋桨流速仪

水力模型试验中的水流都很浅,为了测量这种浅水流速,有一些水力模型测速的专用旋桨流速仪。旋桨桨叶直径很小,不会大于2~3cm,整个仪器可以在5cm以下的浅水中工作。

5.遥感测速

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