眾所周知,在河渠測流斷面上各水質點流速分布不均,其分布情況稱為流速場。測流目的就是把斷面中各水質點的流速分布測出來,然后繪出流速等值線圖,再用兩相鄰等速線的均值乘以它們之間所夾的面積, 并進行累加得流量。這就是經典測流法,叫流速—面積法[1]。即流速是測出來的,流量是算出來的。用數學公式表達,即Q=V·A,即流量等于斷面平均流速速乘以過水面積。為什么把流速—面積法稱為國際經典技術方法? 舉例,如青藏高原平均海拔高程在4 000m 以上,高原上有高山、峽谷、平原等。計算高原平均海拔高程時,首先在地圖上繪制等高線,然后,從低高程區開始,用相鄰兩條等高線的平均值,乘以它們之間所包圍的面積,沿高程的增高進行累加后,除以整個高原區的面積,即得全高原平均海拔高程。類似的例子,如全國、省、流域年平均降水量的計算,首先是由于各地年降水量分布不均,其平均年降水量的求法,就是根據各雨量觀測站的年降水量,繪制年降水等值線圖, 再用計算平均海拔高程的相同原理計算出平均年降水量。
但是在河渠流量測量中,為了便于實施測流,作業時是在斷面的同一起點距上,沿水深垂直方向施測n 個點的流速,然后算出平均值,這就是眾所周知的垂線平均流速。這種手段轉換方法,把一條垂線上本來不相等的各水質點流速,有效地變成了一條等速垂線。由垂線流速再用流速—面法算出全斷面流量。為此,河渠流量測驗規范規定,(轉子式)流速儀法的測量成果可作為率定或校核其他測量方法的標準[2]。因此,無論何種類型的儀器,技術如何先進,在用于河渠流量測驗時,檢驗標準就是垂線流速法的實測流量成果,它就是所謂的“真值”,或相對真值。通常說的“比測”,就是指與垂線流速實測成果進行的對比觀測。所以,河渠中垂線流速測流法是水文“看家的本事”之一。它也是對各種類型的先進儀器設備、技術方法進行鑒定和評價的有效方法之一。 |