流速測量方法
1、浮標法
浮標法是河流測速中很常用,簡單易行的一種方法。在河流測速中,在上游的某一位置放置漂浮物,同時用秒表記下當時的時間,當漂浮物到達下游某一位置時記錄時間,同時測出這兩個位置的距離,就可以算出河水的流速,重復幾次就可以求出河水的平均流速。但是這種方法只能測出流體的表面流速。在坡面流測速中,我們也可以用此種方法,漂浮物可以選用較為小的諸如泡沫顆粒一類的東西。兩點間的距離應該是徑流流過的距離。重復幾次,即可確定水流速度的平均值。此種方法簡單易行,不足之處就是誤差較大。用公式表示為:
2、顏色示蹤法
顏色示蹤法也是河流測流速的一種方法。通過給流體注入染色劑,如紅墨水,在初始位置倒入染色劑并記錄時間,選定某一位置作為中止位置,當染色后的流體到達時記錄時間,就可以求出水流流速。多做幾個重復,就可以求出此段距離內的平均流速。這種方法同樣簡便易行,誤差較浮標法小,但要注意距離不能選得太長,否則染色劑會稀釋嚴重,肉眼不易觀察。計算公式和浮標法相同
3、鹽液示蹤法
鹽液示蹤法是在上游某一位置給徑流中注入鹽液,同時用秒表記錄時間,通過布設在下游的電極來感應鹽液的到達,由連接在電極上的靈敏電流計顯示出來。通過時間差和距離,就可以算出此段距離內的流體速度。
計算公式和上式相同,只不過時間 為從開始注入染色劑到電流計的指針發生明顯偏移的時間。
4、流量法
在明渠水流測量過程中,對于非常規則的渠道,流量法是目前測量流速比較準確的方法之一,其原理明確、簡單。對于坡面薄層水流,由于水流深度在厘米級,其誤差主要是產生于水層厚度的測量。在不同坡度和泥沙含量條件下,測量水流流量與水深,流量用積分桶測量,水深用水位計測量,水位計的精度為1/10mm。可以用公式表示為:
5、電解質脈沖法
這是一種較新的測速方法。在示蹤法的基礎上,假設加入的鹽液為電解質脈沖,建立鹽液在水流中遷移的數學模型,并求得解析解,再根據測量結果擬合出水流速度,這種方法即為電解質脈沖法。該方法從理論和初步測量結果來看是可行的,但其可行性還需要用大量的實驗進行驗證,分析泥沙含量、流速和流量對測量結果的影響。由于在野外或室內不規范的條件下,至今沒有一種好的方法對薄層水流流速進行比較準確的測量,因此只有在室內設置規范的模擬水槽,建立鹽液在水流中遷移的數學模型,并求得解析解,經模數轉換后用最小二乘法對電解質遷移的數學模型進行擬合,計算出水流速度。同時,用質心運動速度和流量法的測量結果對這種方法進行驗證。