流速测量都有哪些方法
流速测量方法
1、浮标法
浮标法是河流测速中很常用,简单易行的一种方法。在河流测速中,在上游的某一位置放置漂浮物,同时用秒表记下当时的时间,当漂浮物到达下游某一位置时记录时间,同时测出这两个位置的距离,就可以算出河水的流速,重复几次就可以求出河水的平均流速。但是这种方法只能测出流体的表面流速。在坡面流测速中,我们也可以用此种方法,漂浮物可以选用较为小的诸如泡沫颗粒一类的东西。两点间的距离应该是径流流过的距离。重复几次,即可确定水流速度的平均值。此种方法简单易行,不足之处就是误差较大。用公式表示为:
2、颜色示踪法
颜色示踪法也是河流测流速的一种方法。通过给流体注入染色剂,如红墨水,在初始位置倒入染色剂并记录时间,选定某一位置作为中止位置,当染色后的流体到达时记录时间,就可以求出水流流速。多做几个重复,就可以求出此段距离内的平均流速。这种方法同样简便易行,误差较浮标法小,但要注意距离不能选得太长,否则染色剂会稀释严重,肉眼不易观察。计算公式和浮标法相同
3、盐液示踪法
盐液示踪法是在上游某一位置给径流中注入盐液,同时用秒表记录时间,通过布设在下游的电极来感应盐液的到达,由连接在电极上的灵敏电流计显示出来。通过时间差和距离,就可以算出此段距离内的流体速度。
计算公式和上式相同,只不过时间 为从开始注入染色剂到电流计的指针发生明显偏移的时间。
4、流量法
在明渠水流测量过程中,对于非常规则的渠道,流量法是目前测量流速比较准确的方法之一,其原理明确、简单。对于坡面薄层水流,由于水流深度在厘米级,其误差主要是产生于水层厚度的测量。在不同坡度和泥沙含量条件下,测量水流流量与水深,流量用积分桶测量,水深用水位计测量,水位计的精度为1/10mm。可以用公式表示为:
5、电解质脉冲法
这是一种较新的测速方法。在示踪法的基础上,假设加入的盐液为电解质脉冲,建立盐液在水流中迁移的数学模型,并求得解析解,再根据测量结果拟合出水流速度,这种方法即为电解质脉冲法。该方法从理论和初步测量结果来看是可行的,但其可行性还需要用大量的实验进行验证,分析泥沙含量、流速和流量对测量结果的影响。由于在野外或室内不规范的条件下,至今没有一种好的方法对薄层水流流速进行比较准确的测量,因此只有在室内设置规范的模拟水槽,建立盐液在水流中迁移的数学模型,并求得解析解,经模数转换后用最小二乘法对电解质迁移的数学模型进行拟合,计算出水流速度。同时,用质心运动速度和流量法的测量结果对这种方法进行验证。
