流量監(jiān)測儀可以計算河流、小溪、溝渠、山泉等流動水源的流量,單獨使用可以預(yù)估全年排量,探索季節(jié)變化對高山融雪的影響等,多用于生態(tài)、水文研究,水源開發(fā)等。配合其它水質(zhì)檢測和生物檢測儀器可以綜合評估該地區(qū)水源被污染的程度、凈化能力等。多用于環(huán)境生態(tài)檢測,污染物排放控制檢測。
通過速度傳感器,可以將其顯示在屏幕上。目前使用機械原理制成的流量儀并不太多,大多數(shù)儀器只能測量一點的流速,依次記錄后手工計算出流量。因此螺旋槳測量方法一般只在單獨測量流速時使用。測量結(jié)果更加的是利用多普勒原理制成的超聲波或激光流速計,傳感器發(fā)出超聲波或激光遇到水流反射,如果水流速度較快,則反射波的頻率較高,進而測出流速。使用多普勒原理制成的儀器計算功能比較強大了,一般支持流量測量,更有甚者用戶可以選擇不同的流速、流量測量方法進行加權(quán)計算,使結(jié)果更符合實際情況。
水流速度的測量
測量流速時,要根據(jù)實際水流狀況和風(fēng)向選取合適的測量方法,在一個橫斷面上取多點進行測量。只有流速測量結(jié)果正確時,流量才能近似等于實際情況。如果流速偏差很大,則流量計算也沒有實際意義。
先來考慮不同深度水流速度的變化情況。在無風(fēng)和水流逆風(fēng)流動的情況下,河道中水流的速度類似于下圖的曲線。因為空氣和泥沙的阻力使得水面和水底的流速度變慢,河道中部的水流速度快。此時測量水流速度時推薦使用0.2/0.8法[1],原因是水流平均速度出現(xiàn)在A、B兩點。則后得到的流速值偏大。
橫截面積的估算
一般來說對于河道,越向中心深度越大,因此大致可以認(rèn)為河道橫截面為梯形。對于山泉則可以用長方形截面近似代替。而如果需要測量不規(guī)則的池塘或溝渠則需要取不同點的深度進行估算。
在實際情況中,中間值法一般用于山泉溪流的流量測量,因為這些水源深度較淺,寬度適中,流速較大,可以獲得很準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。
測量河道流速時,如果河流深度較淺,底部沒有淤泥,測量人員可以達到河道中央時,也可以使用中間值法進行測量,計算流量。但是如果河道較深較寬,底部有淤泥或沒有橋梁時,使用中間值法測量非常麻煩,不但需要測量大量流速數(shù)據(jù),有時甚至需要借助小船才能到達河道中央,又因為船體不斷運動,流速測量值也不準(zhǔn)確。此時只能使用上述方法進行估算。
流量的測量一直是一個比較困難的課題,因為其測量方法比較單一,只能通過流速計算,是一個間接值,而流速又受各種環(huán)境和測量方法的影響。面對復(fù)雜情況,往往沒有條件使用中間值法測量,此時要對測量結(jié)果進行近似處理。近似的方法有多種多樣,上述方法只是其中之一。隨著測量經(jīng)驗的不斷增加,和對大量數(shù)據(jù)的歸納總結(jié),久而久之能夠形成一套應(yīng)對不同情況的近似計算方法。