如何测量流速

流量是随着时间的推移流过河流或溪流中的固定点的流体的总体积。它与图1所示的流体体积的行进速度相当。体积流量可以以各种体积/时间单位测量，例如：

• 升/秒 （L/s）
• 立方英尺每秒 （立方英尺/秒）
• 加仑/分钟（加仑/分钟）
• 立方米每秒 （m³/s）

家用工具或专用仪表可用于查找管道、污水系统和家用电器的流量。人们将流量数据用于微水系统、废水系统、雨水集水区、水审计、沉降率、地下水位统计和其他与水相关的信息。 为了找到较大水体的流量，例如主要河流或大坝后面，使用仪表。^[1]

本页介绍了确定小溪流和河流流量的低技术方法，以及可用于此目的的其他工具。

方法一：桶法

Bucket 法是一种使用家居用品测量流速的简单方法。它需要一个秒表，一个大水桶，最好是两到三个人。要使用铲斗方法测量流速：

1. 测量桶或容器的体积。请记住，典型的 5 加仑桶实际上通常小于 5 加仑。
2. 沿着溪流找到一个有瀑布的位置。如果找不到，可以使用堰建造瀑布（见图4）。
3. 使用秒表，计算瀑布将水装满水所需的时间。在桶装满的同时启动秒表，并在桶装满时停止秒表。不应通过将桶放在溪流表面以下来填充桶，因为它不是真正的流速。
4. 记录装满存储桶所需的时间。
5. 重复步骤二和三大约六到七次，取平均值。在记录任何数据之前进行几次试运行是个好主意，这样人们就可以了解所需的时间和所需的测量。
6. 仅当出现重大问题（例如溪流中的碎屑干扰流动）时，才会消除数据。
7. 流速是铲斗的体积除以装满铲斗所花费的平均时间。^[2]

流的存储桶方法数据（示例）

试用编号	时间（秒）	铲斗容积（加仑）
1	13.2	5
2	14	5
3	14.5	5
4	13	5
5	13.4	5
6	13.1	5

以下是使用在Cal Poly Humboldt地面上找到的Jolly Giant Creek流速数据的示例：使用此数据，体积流量（Q）等于铲斗的体积（V）除以平均时间（t）。

Q=v/t{\displaystyle Q=v/t}

哪里t=13.2s+14s+14.5s+13s+13.4s+13.1s6trials=13.5seconds{\displaystyle t={\frac {13.2s+14s+14.5s+13s+13.4s+13.1s}{6trials}}=13.5seconds}

所以t=13.5seconds{\displaystyle t=13.5seconds}和V=5gallons{\displaystyle V=5gallons}

Q=Vt=5gallons13.5seconds=0.37gallonssecond{\displaystyle Q={\frac {V}{t}}={\frac {5gallons}{13.5seconds}}=0.37{\frac {gallons}{second}}}

因此，流速为 0.37 加仑/秒或 Q = 0.37 加仑/秒 * 60 秒/分钟 = 22.2 加仑/分钟。

因此，流量（Q）为22.2 GPM。

方法2：浮点法

浮子法（也称为横截面法）用于测量较大溪流和河流的流量。它是通过将溪流的横截面积乘以水流速度来发现的。要使用浮点法测量流速：

1. 在流中找到将充当流横截面的点。
2. 使用米尺或其他测量方法，沿水流宽度以相等的间隔测量水流的深度（见图3）。这种方法类似于手动计算河流宽度的黎曼和。
3. 收集完这些数据后，将每个深度乘以它被吸收的间隔，然后将所有量相加。此计算是流横截面的面积。
4. 决定溪流的长度，通常比河流的宽度长，以将漂浮物体向下发送（橙子效果很好）。^[3]
5. 使用秒表，测量浮子从步骤 4 开始沿流的长度行进所需的时间。
6. 重复步骤五5-10次，并确定浮子在流中移动所需的平均时间。将浮子扔进离海岸线不同距离的水中，以获得更准确的平均值。
7. 将步骤 4 中找到的流长度除以步骤 6 中的平均时间，以确定流的平均速度。
8. 步骤7中发现的速度必须乘以摩擦校正系数。由于与河床的摩擦，水流的顶部比底部流动得更快，因此摩擦校正系数使流量均匀。对于粗糙或岩石底部，将速度乘以 0.85。对于光滑、泥泞、沙质或光滑的基岩条件，将速度乘以校正因子 0.9。
9. 校正后的速度乘以横截面积得到以体积/时间为单位的流速。（在测量横截面和速度时，请务必保持一致的长度/距离单位，例如米、英尺）

方法3：堰

堰是小型水坝，可用于测量中小型溪流（几米或更宽）的流量。它们允许溪流溢出到堰的顶部，形成瀑布，如图4所示。堰增加了高程的变化，使气流更加一致，从而使流量测量更加精确。但是，将溪流中的所有水都引导到堰中以准确表示溪流非常重要。防止沉积物在堰后堆积也很重要。锋利的凤头堰效果最好。有许多不同类型的堰，包括宽冠堰，尖冠堰，组合堰，V形缺口堰和最小能量损失堰。

Method 4: Meters

Meters are devices that measure the stream flow by directly measuring the current. There are many different types of meters but the most common are the Pygmy meter, the vortex meter, the flow probe, and the current meter, described below:

• 

  Pygmy meter: a wheel is rotated by water flow and the rate of the rotation signifies the water velocity. It is primarily used in measuring discharge.^[4]

• 

  Vortex meter: velocity is proportional to the downstream frequency of the vortex flow and is read on a digital readout. It is used for measuring flow in pipes.^[5]

• 

  Flow probe: the flow turns a propeller that sends the water velocity data to a digital readout display in ft/s or m/s^[6]

• 

  Current meter: electronic pulses determine water velocity. Can be used in large bodies of water like oceans to measure the current.^[7]

Further reading

• Wikipedia:Volumetric flow rate
• Volumetric Flow Rate Measurement

References