每日科普|河流流量是如何測的？

從討論“氣候變化影響下的水循環(huán)演變規(guī)律與機(jī)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(hù)與治理”，一項(xiàng)項(xiàng)課題，離不開“流量”這個基本概念。認(rèn)識水、研究水，往往從流量入手。那么，什么是河流流量？

來源：視覺中國

追根溯源，“流量”一詞很早就用來形容水。從嚴(yán)格學(xué)術(shù)定義看，流量就是在單位時間內(nèi)通過河渠或管道某一過水?dāng)嗝娴乃w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?dāng)嗝妗毕胂蟪伤堫^，那么流量就是每秒從水龍頭放出的水量。

算出流量能干啥？其實(shí)，流量是了解江河湖庫的重要指標(biāo)。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(diào)度，實(shí)施以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)。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(jù)。此外，水利工程建設(shè)也離不開流量。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師要翻閱大量的流量歷史資料，進(jìn)而確定工程的規(guī)模、防洪標(biāo)準(zhǔn)等。在建設(shè)階段，施工單位需要依據(jù)流量制定施工措施。進(jìn)入運(yùn)行階段，流量又成為工程調(diào)度的依據(jù)。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(jù)概念可知，只要獲取過水?dāng)嗝婷娣e和流速，兩者相乘就是流量，這就是目前應(yīng)用較為廣泛的流速面積法。其實(shí)，流量的測量經(jīng)歷了漫長的歷史演變。戰(zhàn)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(biāo)法測量的雛形。浮標(biāo)法測量精度稍差，但它簡單、快速、易實(shí)施，遇到洪水暴漲暴落、漂浮物多等特殊情況時，仍可作為應(yīng)急測量方法。

一系列高技術(shù)儀器的應(yīng)用，讓流量測定更快捷更準(zhǔn)確。比如聲學(xué)多普勒流速剖面儀，它利用多普勒效應(yīng)，通過測量過水?dāng)嗝娴乃髀暡l率改變，推算流量。在高流速、大含沙量等復(fù)雜環(huán)境下，電波流速儀、雷達(dá)流速儀等非接觸式儀器可大顯身手。特別是近些年來，衛(wèi)星、無人機(jī)、無人船等紛紛加入流量測定隊(duì)伍，測量實(shí)現(xiàn)了“天—空—地”一體立體化監(jiān)測，可更好地為流域規(guī)劃、河流治理、防汛抗旱、工程建管、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等提供堅(jiān)實(shí)支撐。

（作者為水利部長江水利委員會水文局總工程師，記者王浩采訪整理）

來源: 學(xué)習(xí)強(qiáng)國